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半导体热电技术可将热能直接转化为电能,反之亦然。近年来,微型热电器件正被快速推广用于5G光通讯、IC制冷、物联网、自供能可穿戴终端等新兴领域。微型热电器件的材料粒子尺寸仅在数百μm左右,因而制造高效微器件必须获得兼具高热电性能和高力学强度的半导体材料。Bi2Te3基半导体在室温附近热电性能最为优异,是目前唯一商业化应用的热电材料体系。Bi2Te3属R3 m空间群,具有六面体层状晶体结构,层间以范德华力键合,层内以离子键和共价键结合,晶体学ab面内的热电性能显著优于面外。独特的各向异性晶体结构在根本上决定了Bi2Te3基材料应高度织构化,即晶粒尽可能沿某一特定方向排列。商业上,采用区熔法（ZM）可批量化制备高织构（织构度F=1）单晶,单晶电性能优异,功率因子PF达5 mWm-1K-2;但其晶粒粗大、易解理,ZT值不高（～1.0）,力学强度很低（～16 MPa）,无法做成微器件。应用机械合金化（MA）、熔体旋甩（MS）等技术结合粉末冶金方法,如放电等离子活化烧结（SPS）、热压（HP）等技术可制备出结构纳米化的多晶Bi2Te3。晶粒细化使得这类多晶热导率较低、力学强度很高（90 MPa～120 MPa）。但由于大大牺牲了织构特性（F=0～0.5）,因而显著降低了电性能(PF=3 mWm-1K-2～4 mWm-1K-2)。尽管这类多晶可做成微器件,但器件易老化而使寿命缩短。因此,研究如何获得兼具高织构、高热电性能和高力学强度的Bi2Te3基半导体不仅是热电材料制备科学的需要,而且对其在5G等战略性新兴产业的应用具有重要意义。针对上述存在的问题,以p型Bi2Te3(BixSb2-xTe3,简称p-BiSbTe)为研究对象。基于现有的织构化原理,本论文创新地设计了三条优化p-BiSbTe织构、热电性能和力学性能的技术路线,主要研究内容及结果如下:（1）采用热爆（TE）结合SPS（TE-SPS）技术制备一系列Te过量的Bi0.4Sb1.6Te3+x化合物,研究过量Te对SPS块材织构、热电性能和力学性能的影响。过量Te在450℃烧结时熔化形成流动的液相,促进了晶粒重结晶和定向排列,增强了（00l）织构。在垂直压力（⊥P）面上,过量Te诱导出了高密度位错缺陷,位错面密度ND从x=0样品的1.1×10~8cm-2提高至x=0.72样品的3.5×1010cm-2。得益于织构增强和高浓度位错缺陷,x=0.72样品在⊥P面上,PFmax高达5 mWm-1K-2、最低κL达0.5 Wm-1K-1、ZTmax达1.4,比x=0样品分别优化了31%、33%、40%。此外,x=0.72样品的压缩强度达94 MPa,且其可切割的最小粒子横截面积低至0.1×0.1 mm~2。（2）利用商业ZM的Bi0.5Sb1.5Te3单晶易解理性,通过机械剥离获得解理片,将解理片沿烧结压力方向叠层堆积,随后SPS烧结（该方法简称为MCDSS）。探究解理片填入石墨模具方式、解理片面积和烧结压力对SPS块材的织构、微结构缺陷、热电性能及力学性能的影响。结果发现,MCDSS法可大幅提升块材的（00l）晶面织构和电输运性能;块材织构随解理片尺寸增大而增强,随烧结压力P增大而减弱,其中面积为8×8 mm~2的解理片在P=20 MPa下,样品F=0.8,PFmax=5 mWm-1K-2,ZTmax=1.2,平均压缩强度为20 MPa,可切割的最小粒子尺寸为0.5×0.5 mm~2。除F下降20%外,热电性能及力学性能均显著优于ZM单晶。因此,适当牺牲F,可显著提升p-BiSbTe的热电性能和力学性能。（3）首次利用选区激光熔化（SLM）技术生长高织构Bi0.4Sb1.6Te3材料,探究其全流程工艺,包括原料制备、粉体加工、粉体铺展、激光成形和后续热处理等。在改变基板种类、取向、初始温度及激光扫描方向等条件下,结合有限元模拟等手段重点研究晶粒生长规律。发现了与晶粒生长相关的三点规律:（i）成形材料表面会覆盖一层几百nm厚、取向为（00l）的薄层;（ii）内部则为（110）取向、沿建造方向（BD）生长的柱状或片状晶（取决于基板种类）;（iii）若为片状晶,片状晶的在水平面内的取向与激光扫描方向基本保持一致。（4）获得完整的SLM工艺后,利用SLM制备出组分为Bi0.4Sb1.6Te3的块材,系统表征块材织构、微结构缺陷、热电性能及力学性能。利用SLM材料制成常规（微）型热电器件,建立针对SLM技术制备p-BiSbTe热电材料的制备工艺-组成-微结构-性能-应用之间的完整关系。SLM块材具有细晶、强织构（F高达0.9）特征,且位错浓度非常高(1011cm-2～1012cm-2)。退火可显著降低空穴浓度,使得室温Seebeck系数从100μV K-1提高到195μV K-1,ZTmax（‖BD）从0.72提高到1.1。块材平均压缩强度高达90 MPa,高出ZM单晶150%。（5）设定激光扫描策略为逐层正交式扫描,可得到一种具有强取向编织形三维微结构的p-BiSbTe薄材。薄材F达0.92,内部同样存在高密度位错。退火后,薄材在‖BD上,ZTmax=1.05,ZTavg=0.87。此外,薄材的抗机械切割性能优异,最小粒子尺寸为0.2×0.2 mm~2。SLM技术生长的p-BiSbTe材料织构高、热电性能和力学性能优异,可制作成各类热电器件。