半导体材料，尤其是 IVA族半导体材料，由于具有优良的性能被广泛地应用于微电子、光电子以及热电等各个领域，其发展和应用已成为推动国民经济和人民生活进步的重要动力。半导体材料在制备过程中，往往由于制备条件和材料自身性质的影响很容易引入界面。虽然单个界面热阻的数量级很低，但是当器件尺寸下降到纳米级别时，由于界面数量增多，界面热阻已经不能再忽略，而且界面的存在不仅会引入界面热阻，有时甚至还会影响材料晶内的热传导性质。尽管界面对热传导的影响已经得到证实，但是不同类型的界面是否会对热传导产生不同的影响以及其具体的作用机制仍然存在疑问，且解决该问题对于半导体材料的设计和应用具有重要的指导意义。为此，本文以 IVA族半导体材料为研究对象，通过分子动力学法和第一性原理计算的方法，分别研究了同质界面、异质界面、孪晶界以及异质孪晶界面四种不同类型的界面对半导体材料热传导性质的影响。　　以多晶材料作为研究同质界面对半导体材料热传导影响的模型。通过理论推导的方法获得了描述多晶材料热导率的理论模型。在该模型中，多晶材料的热导率可以仅由晶粒尺寸、单晶热导率、单晶声子平均自由程以及晶界热阻得到；并通过300K多晶金刚石热导率的分子动力学模拟值和和多晶硅的实验值对该模型进行了验证。基于该理论模型，还分析了300K、500K多晶硅和300K多晶金刚石中晶界和热尺寸效应对热导率影响的相对重要性。研究表明：在多晶金刚石和多晶硅中，随着晶粒尺寸增大，晶界和热尺寸效应对热导率的影响都在减弱；同时，晶粒尺寸增大，热尺寸效应对热导率影响的相对重要性增强，而晶界的相对重要性减弱。当多晶硅和多晶金刚石的晶粒尺寸增加到10000nm时，晶界和热尺寸效应对二者的热导率几乎都不产生影响。这个新的理论模型为多晶材料热导率的计算和预测提供了简便的途径，而且它对于进一步理解和研究多晶半导体材料的热传导性质起着重要的作用。　　以金刚石/碳化硅多晶复合材料作为研究异质界面对半导体材料热传导影响的模型。通过分子动力学方法计算了金刚石/碳化硅多晶复合材料的热导率，并将其与Maxwell模型进行对比发现该模型高估了多晶复合材料的热导率。将热流起源相同的异质和同质界面热阻进行对比发现：异质界面的热阻大于同质界面的热阻，这也是Maxwell模型高估多晶复合材料热导率的原因。通过声子波包法对比分析了旋转角度为0°的金刚石/碳化硅界面和旋转角度为53.13°的金刚石/金刚石、碳化硅/碳化硅界面发现：当热流起源于金刚石时，不同频率下的金刚石/碳化硅界面热阻与金刚石/金刚石界面热阻比值的变化范围为1.2-2.6，该范围包括了分子动力学模拟得到的热阻比值1.6；当热流起源于碳化硅时，金刚石/碳化硅界面热阻与碳化硅/碳化硅界面热阻比值的变化范围0.17-1.52，也包括了分子动力学模拟值1.22。因此，在金刚石/碳化硅多晶复合材料中，当热流起源相同时，异质界面处更强烈的声子散射效应是在能量透过系数和能量透过时间的共同作用下造成的。　　以孪晶金刚石超晶格作为研究孪晶界对半导体材料热传导影响的模型。通过分子动力学模拟计算了不同孪晶厚度(0.62-9.92nm)的孪晶金刚石超晶格的热导率和孪晶界热阻值。计算结果表明：孪晶金刚石超晶格的热导率小于单晶金刚石，它随着孪晶厚度的增大而增大。在块体孪晶金刚石超晶格中，孪晶界的热阻与孪晶厚度无关，其值约为2×10-13m2K/W，比普通晶界的热阻值低三个数量级；晶内热阻值与单晶金刚石的热阻值相等，表明孪晶金刚石热导率的减小是由孪晶界热阻引起的，而与热尺寸效应无关。通过第一性原理计算的方法对比研究了孪晶厚度为0.62nm的孪晶超晶格和单晶金刚石的热传导性质，结果发现：孪晶和单晶金刚石中的热容值几乎相等，孪晶金刚石超晶格平均群速度的平方与单晶金刚石群速度平方的比值为0.98，二者平均声子弛豫时间的比值为0.88，表明孪晶界对热导率的影响与热容值无关，它是在减小的声子群速度和减小的弛豫时间的共同作用造成的，而主要的贡献来源于减小的声子弛豫时间。　　以Si/Ge异质孪晶超晶格作为研究异质孪晶界面对热传导影响的模型。通过分子动力学方法计算了不同周期长度的Si/Ge异质孪晶超晶格的热导率。结果表明：当周期长度相同时，Si/Ge异质孪晶超晶格的热导率与传统Si/Ge超晶格的热导率很接近，但是其热导率远小于单晶Si、孪晶Si超晶格和Si0.5Ge0.5合金的热导率。通过声子动力学理论对周期长度为1.932nm的Si/Ge异质孪晶超晶格及具有相似结构的传统Si/Ge超晶格、单晶Si、孪晶Si超晶格和Si0.5Ge0.5合金的热传导性质发现：300K时5种结构的热容值几乎相等；Si/Ge异质孪晶超晶格的声子平均群速度值为3273m/s，它是5种结构中最小的；Si/Ge异质孪晶超晶格的平均弛豫时间为5.11ps，远小于单晶Si的弛豫时间值。因此，Si/Ge异质孪晶界对热传导的影响与热容无关，而是减小的声子群速度和减小的弛豫时间共同作用的结果。此外，虽然Si/Ge异质孪晶超晶格和传统Si/Ge超晶格的热导率很接近，但是这两种结构中具体的声子散射机制是不同的，Si/Ge异质孪晶超晶格的平均群速度小于传统Si/Ge超晶格，而其平均弛豫时间值大于传统Si/Ge超晶格。我们的结果提出了一种新的、具有强烈声子散射效应的超晶格结构。