碲化铋是室温下性能最好的热电转换材料,在半导体制冷方面得到了广泛的应用,在精准控温、废热回收发电方面有很好的应用前景。工业中主要利用布里奇曼法和区域熔炼法制备碲化铋基材料,由于溶质分凝的影响,所得碲化铋晶锭的成分和性能并不均匀,尤其是n型碲化铋晶锭,其性能均匀性更差,这妨碍了产品质量的进一步提高和生产成本的进一步降低。本文对制备成分均匀的碲化铋晶锭之工艺进行了理论分析和实验探索:首先,在Cu2Te-Bi2Te3伪二元系胞晶生长致匀的前期实验基础上,通过添加TeI4优化了n型材料的性能,功率因子达到4.8 mW/m/K2,验证了借助于胞晶生长制备成分轴向均匀的碲化铋晶锭的可行性;其次,本文回顾了早期对区域熔炼方法进行溶质补偿的思想,解析了分凝系数的物理本质,指出元素在熔体中的相互作用系数缺乏是未能在区域熔炼过程中实现溶质补偿的根本原因;最后,在此基础上,本文提出了溶质循环补偿区域熔炼新方法:依次对多根成分均匀并相同、截面尺寸相同的原料锭进行区域熔炼,每根晶锭的末端均存在溶质富集（或贫瘠）区段,其长度为熔区长度（假设区域熔炼过程中保持熔区长度不变）,若将上一根晶锭的溶质富集区段截取下来,作为下一次区域熔炼的第一段原料锭,则在新的区域熔炼过程中,初始熔区内的浓度将高于（或低于）原料锭的浓度,从而使下一根晶锭初始端的浓度提高（或降低）,且向原料锭的浓度靠近。如此循环,随着循环次数增多,所得晶锭初始端的浓度将无限接近原料锭的浓度,从而使所得晶锭的轴向成分变得越来越均匀。本文分别采用Bi2Te2.7Se0.3和商用n型碲化铋为原料,对新方法进行了较深入的实验验证,得到了轴向性能均匀性较好、功率因子较高的n型碲化铋晶锭,为该工艺方法的工业应用奠定了初步的实验基础。