纳米材料相比于常规材料具有优异的性能，在能源、环境、传感器等诸多领域中具有空前的应用前景。随着制备工艺水平的提高，纳米半导体作为芯片的主要材料，其集成度已达到百亿量级，散热问题成为影响使用效率和寿命的主要原因；此外热电转换技术的发展进一步推动纳米半导体材料导热性能的研究。材料在合成的过程中，不可避免会带来各种类型的晶界，如倾斜晶界、旋转晶界、孪晶等。当材料的特征尺寸降低到纳米级别时，晶界的体积分数增加，对载流子热输运的阻碍作用明显，晶界性质对材料热传导的影响至关重要。本文从原子尺度和动力学演化过程入手，全方面解释纳米材料中载流子通过倾斜晶界的输运规律。
　　以双晶ZnO结构作为研究倾斜晶界对纳米半导体材料导热性质影响的模型。晶界自身结构以及外部环境条件都是影响晶界热力学性质的主要因素，提出完备的理论模型十分困难，分子动力学模拟已成为最有效的方法。利用重合位置点阵法分别建立含有小角度和大角度倾斜角晶界结构，进行模拟退火和能量最小化得到最稳定原子构型。通过非平衡分子动力学模拟双晶ZnO在不同倾斜角度下的晶界能、卡皮查热阻，并研究了样本长度和温度对卡皮查热阻和热导率的影响。
　　模拟结果表明，晶界能随倾斜角增加而增加，当倾斜角大于36.86°时，晶界能的变化趋于稳定，满足Read-Shockley公式计算值。卡皮查热阻随倾斜角的变化规律与晶界能相一致，进一步证明卡皮查热阻与晶界能线性相关。在300K模拟温度下需对结果进行量子修正，修正后的卡皮查热阻相比于模拟值增加了23%。双晶ZnO结构的导热性能具有显著的尺寸效应和温度效应。热导率随样本长度的增加而增加，卡皮查热阻的变化趋势相反；然而随温度增加，热导率和卡皮查热阻均呈减小趋势。通过比较不同倾斜晶界的声子态密度，从深层次阐明倾斜角影响载流子输运的原因。