界面热输运是微纳电子学、能量转换与存储等领域的关键问题,深入探索界面热输运机制、实现对界面热输运性质的调控是当前微纳尺度传热研究的重要内容,在改善微电子器件热管理、提高热电器件能量转换效率等方面具有重要作用。本文基于人工微结构调控的思想,选取了硒化锡体块、铝/砷化铒/砷化镓异质结以及金属/碲化锑多层膜三个材料体系,构造了多种界面微结构,采用时域热反射谱方法测量了体系的界面热输运性质,并深入探究了界面微结构对热声子输运的调控作用和机理。主要研究成果如下:一、利用材料本征声子特性的差异,构造原子级界面,实现了对热声子输运的有效调控。实验采用布里奇曼法在硒化锡体块中引入了二硒化锡原子级插层,将硒化锡晶体的层间热导率从0.77 W/m/K降低至0.45 W/m/K。拉曼光谱分析结果显示,硒化锡与二硒化锡的光学声子特性差异巨大。因此,界面微结构的引入导致了界面处的光学声子失配,增强了界面处的声子散射,显著降低了体系的热导率。二、通过构造不同形貌及厚度的界面,实现了声子热输运机制的调控。实验利用分子束外延技术制备了一系列铝/砷化铒/砷化镓异质结样品,通过调整砷化铒的厚度,构造了不同的界面微结构。实验观察到界面上的热输运机制随着界面微结构的变化从声子散射转变为弹道输运,再进一步转变为扩散输运。定量分析结果进一步证实了声子由弹道输运向扩散输运转变的界面临界厚度约为7 nm。三、通过改变材料种类、界面密度和温度,实现了对金属/半导体多层界面体系界面热输运的调控。实验采用磁控溅射方法制备了一系列不同周期厚度的(铂,金,银)/碲化锑多层膜样品,测量并分析了垂直于界面方向上的热导率。研究结果显示,界面密度越大,对声子的散射越强烈,体系总热导率越低。本文在声子-声子耦合的基础上引入了电声子耦合机制,发现金属的电声子耦合系数是影响热输运的重要因素,铂的电声子耦合系数远大于金和银,因此铂/碲化锑样品的总热导率也远高于金/碲化锑和银/碲化锑。综合以上三个材料体系的热输运研究,本文发现界面微结构对热声子输运的调控存在一些共同特征。界面微结构可以引入新的声子热输运机制,与体系本征声子热输运机制为协同或竞争关系。改变界面微结构的特征参数可以有效地对声子输运行为进行调控,实现不同热输运机制的主导、转变或协同作用,从而影响材料体系的宏观界面热输运性质。以上研究成果为理解界面热输运机制提供了新的视角,为界面热输运的调控提供了新的思路,有助于界面热输运理论体系的丰富和完善,也有利于推动热界面材料和热电材料在微纳器件中的实际应用。