在信息高速发展和能源加速枯竭的今天，寻找高效的新能源材料和信息存储材料迫在眉睫。在锗(Ge)、锑(Sb)、碲(Te)三元相图中，二元相GeTe和Sb2Te3连线上的一系列mGeTe·nSb2Te3(简称GST)化合物既是高效的热电转换材料，同时又能利用快速相变存储数据，具有非常广阔的应用前景。无论是作为相变存储材料还是热电材料，GST化合物中的热传导是影响其使用性能的至关重要的因素。材料的热传导是一个非常复杂的过程，研究者至今仍在寻找一种高效、准确、低成本和普适的测量方法。受限于测量技术，在研究材料热输运性质的过程中总是存在很多的争议。本论文利用基于密度泛函理论的第一性原理方法，结合玻尔兹曼输运理论，通过多种计算软件，系统研究了GST化合物的电子结构和热输运性质，有助于理解传热机理，高效地寻找性能优异的相变材料和热电材料。　　二元相GeTe在晶态具有两种结构:低温下为稳定的三方结构，高温下为亚稳的立方结构。理论计算结果表明立方结构相比三方结构具有更高的塞贝克系数和更低的晶格热导率。在三方相稳定存在的温度区间内，计算得到的最大的热电优值(ZT)只有0.5左右，而立方相的ZT值则可以达到0.7。实验上，由于制备过程中容易产生Ge空位使GeTe具有高的载流子浓度nh=8×1020cm-3左右，在如此高的载流子浓度下，700K时计算得到的ZT为0.5左右，比实验值0.8偏低。理论计算发现GeTe拥有最佳热电性能对应的载流子浓度为nh=1×1020 cm-3左右，说明在GeTe中掺杂施主杂质，降低空穴的浓度，可以得到性能更优异的热电材料。纳米化被证明是一种有效提高热电性能的手段，这里我们通过建立GeTe纳米线模型，研究发现纳米化后GeTe的ZT值在700K时可以达到1.2，远高于体材料。ZT值的提高主要来源于塞贝克系数的变大和热导率的降低。研究还发现纳米化后GeTe可以在更高的载流子浓度下保持高的ZT值，说明纳米化后GeTe的工作温度可以变得更高。纳米化后热导率的降低使得GeTe在作为相变存储材料使用时，可以大大降低功耗。　　通过建立不同的掺杂模型，我们研究了Si元素在二元相Sb2Te3中的掺杂以及对其性能的影响机理。计算发现，少量Si原子占据Sb原子位置后可以与Te原子形成更强的共价键，即具有固溶强化的作用。当Si原子进入Te原子层间时，会使这种Te-Te层间弱作用力进一步减弱，晶体的抗剪切能力减弱。通过引入PBE-D2的方法，成功地对Te-Te之间的范德瓦耳斯键进行了准确的描述，并且这种修正并不对其它共价键有大的影响。经过理论计算得到了Sb2Te3沿不同方向的晶格热导率，在室温时，计算得到的沿Te-Te键方向的晶格热导率kl为2.15 W/mK远小于没有经过PBE-D2修正的值4.65 W/mK，与实验报道的1.73 W/mK更加吻合。结果表明，这种层状化合物中的弱弱相互作用力对热传导具有很大的影响。Sb2Te3的晶格热导具有很大的各向异性，其主要贡献来自于沿范德瓦耳斯键的方向。其晶格热导的尺寸效应并不十分明显，这是由于其本身非常小的声子平均自由程导致的。通过制成薄膜或多晶的纳米晶，引入晶界散射和表面散射可以有效地降低晶格热导。　　通过沿GST化合物立方晶相的[111]方向重新构建晶胞，我们研究了在GST化合物立方相中普遍存在的空位对晶格热导的影响。计算发现空位的存在会增加声子的散射，在Ge2Sb2Te5、Ge1Sb2Te4和Ge1Sb4Te7三种化合物中，随着空位浓度逐渐增大，晶格热导逐渐减小。当温度升高，立方晶相转变为三方稳定晶相后，原来的Te-v-Te键变为Te-Te弱范德瓦耳斯键。虽然晶体结构和晶格参数非常相似，但是传热机制发生了很大的改变，新生成的Te-Te弱键成为传热的良好通道。随着二元相中Sb2Te3含量的增多，即化合物中Te-Te弱键变多，晶格热导逐渐变大，与立方相呈现相反的趋势。与Sb2Te3类似，三方的GST化合物的晶格热导具有明显的各向异性，其晶格热导对尺寸效应不是十分敏感。为了得到更优异的相变存储性能，GST化合物通常被制成薄膜材料以降低热导率。