随着集成电路和电子元器件集成度的提高,电子器件的特征长度已经达到纳米量级。纳米尺度下不同材料接触形成的界面热阻成为微型化电子系统热设计的重点。碳纳米管在电学、光学、热学、声学等方面都有很高的研究价值和应用潜力。本文利用经典分子动力学模拟研究方法,研究分析了基于碳纳米管界面热输运的机理。针对单壁碳纳米管与半导体界面热导调控问题,本文应用非平衡分子动力学模拟了碳纳米管与硅基体之间的界面。与水平接触方式相比,声子态密度的分布规律说明碳纳米管与硅基体垂直接触方式能激发出更多低频声子模式,有利于提高界面热输运能力。随着碳纳米管根数的增加,界面热导先下降后趋于平缓。随管间距变大,界面热导先降低后增大。针对双材料界面结构热整流问题,根据分子动力学的模拟结果绘制了近界面区域局部热流图,研究了单壁碳纳米管与硅基体界面之间的热输运规律。随着热流方向的改变,界面处存在明显热整流效应。热整流系数与碳纳米管放置方式、热流密度和系统温度等因素有关。热流方向由碳纳米管指向基体时,界面处大量低频声子模式被激发,在热输运过程中占据主导地位,是热整流效应产生的主要原因。针对分子动力学模拟的界面热输运规律,分别采用声子弹性散射模型和非弹性散射模型从理论上预测了碳纳米管与硅基体之间的声子透射系数和界面热导,并用声子输运理论进行了分析。声子透射系数和界面热导随着温度的升高而增大,由于被激发的声子模式达到饱和,二者在高温时收敛。声子非弹性散射为声子透射提供了额外的通道,导致声子透射系数和界面导热能力的提升。二阶和三阶声子散射在界面热输运过程中起主导作用。