对于半导体材料,声子是热的主要载体,影响声子为主导的热输运,可从声子的粒子性和波动性两方面来进行考虑。低导热系数材料的结构设计对于热电材料、隔热材料等的应用有着重要的意义。本文以Si纳米线为研究对象,利用纳米线表面分支结构引起的声子共振效应来降低材料的热导率,主要进行了以下两部分的研究:1、在Si纳米线表面引入圆环作为声子共振器,用于阻碍声子的传输。为了增强共振效应,利用平衡态分子动力学方法（EMD）研究了圆环高度和宽度对Si纳米线热导率的影响。研究表明,影响热导率的主导因素是圆环的高度。Si纳米线热导率随圆环高度的增大而减小,高度达到2nm后,热导率基本不再降低,圆环最多可以将热导率降低61.9%;圆环宽度的改变则对Si纳米线热导率影响很小。声子色散关系中出现的声子带展平现象证实了圆环确实会引发声子共振效应,使得声子色散曲线斜率降低,导致声子群速度降低。最低共振频率的变化表明:受圆环中声子驻波波长的限制,圆环高度对Si纳米线热导率的影响是有限的。声子贡献的归一化热导率分布表明,引入圆环可以降低声学声子对热导率的贡献,增大圆环高度可以进一步增强这种作用。这一研究结果为热电材料和隔热材料的结构设计提供了一些理论参考。2、对于传统声子共振结构,增大与基底的接触体积以增强共振效应,极端情况下会使共振结构连通,导致共振效应减弱。基于这一局限性,我们在Si纳米线表面设计了新型螺纹共振结构,以进一步增强共振作用,更大程度降低Si纳米线热导率。通过非平衡态分子动力学（NEMD）方法研究了螺纹周期对Si纳米线热导率的影响。研究表明,增加螺纹的周期可以降低Si纳米线的热导率和声子传输函数,当螺纹的周期为6P（在一定长度的纳米线上绕6圈）时,热导率的最大减幅可以达到36%,而传统共振结构纳米柱（Nanopillar）对热导率的最大降低作用为15%,纳米墙（Nanowall）则为12%。声子色散关系和平均群速度的计算证实声子共振效应的存在,螺纹中可以产生声子驻波,与主干纳米线中的声子发生共振效应,阻碍热传导。声子传输函数进一步表明,螺纹引起的共振效应主要阻碍了低频（<4THz）声子的传输;声子模式的归一化分布则表明了共振效应主要发生在共振频率附近。通过研究比较表面螺纹结构与纳米柱（Nanopillar）、纳米墙（Nanowall）等传统声子共振结构对Si纳米线热导率影响,发现在相同的条件下,螺纹对纳米线热导率的抑制作用更强。螺纹声子共振结构具有如下的优越性:（1）螺纹与基底材料的接触体积较大,能够提供更多的共振声子,从而产生的共振效应更强;（2）解决了共振结构连通导致共振效应减弱的问题。