Bi₂Te₃系化合物是目前室温附近最具发展潜力的一类热电材料,在热电制冷及温差发电方面具有广阔的应用前景。开发高热电优值（ZT）的Bi₂Te₃系合金一直是热电材料领域研究的重要内容之一。本文在前期开发的Bi-In-Te共晶合金基础上,开发了Se掺杂Bi-In-Te新共晶合金,并采用区熔定向凝固技术,系统研究了Bi₂Te₃和In2Te3双相共生组织形成与演化及其对电热输运性能的影响规律。研究表明,Se的加入导致Bi-In-Te合金共晶点发生偏移,通过组分调整,获得了不同Se含量掺杂后Bi-In-Te-Se四元合金的近共晶成分:Bi_22.5In_17.5Te_58.5Se_1.5和Bi25In15Te54Se6。进一步对Bi_22.5In_17.5Te_58.5Se_1.5合金分别在3μm/s、5μm/s、10μm/s和20μm/s的抽拉速度下进行区熔定向凝固发现,由于Se的加入,共晶组织逐渐由层片状变成了棒状组织。在抽拉速度为3μm/s和5μm/s时,稳态区组织较好,共晶两相沿与最大热流平行的方向保持稳定的共生生长;当抽拉速度增大到10μm/s时,组织中开始出现其它生长方向的杂晶;当抽拉速度进一步增大到20μm/s,出现了大量的初生相,因此,低速有利于Bi_22.5In_17.5Te_58.5Se_1.5近共晶合金的共生生长。Bi25In15Te54Se6合金在3μm/s区熔定向凝固后,也获得了规则的两相共生生长组织。通过对上述两类区熔定向凝固合金的电热输运性能进行测试表明,Se掺杂后可以优化合金中载流子的浓度,同时还能引起晶格发生畸变,造成大量晶体缺陷,加强对声子的散射从而提高合金的热电性能。Bi-In-Te-Se共晶合金具有显著低的晶格热导率,主要是因为共晶两相生长引入了大量的相界面,界面密度的明显增加,有利增强对声子的散射,降低热导。当Se掺杂量为1.5at.%时,Bi_22.5In_17.5Te_58.5Se_1.5近共晶合金与Bi23In17Te60共晶合金相比,ZT值显著提高,其中平均ZT值增大了60%,最大ZT值增大了50%,说明Se加入后可以显著提高材料的热电性能。但当Se掺杂量为6at.%,Bi25In15Te54Se6近共晶合金的ZT值又发生了明显的降低,因此Se掺杂量存在一个最优值,对于近共晶合金而言,Se掺杂量为1.5 at.%时热电优值最佳。