基于硫系相变材料的相变显示器件因其高分辨率、高切换速度、可柔性显示、低功耗等特点成为备受关注的新型显示技术之一,它主要利用焦耳热效应驱动硫系材料在晶态与非晶态间发生快速可逆的转变,通过相态转变引起的光学性能变化来实现不同图案的显示功能。但是由于纳米尺度热学表征手段的匮乏,目前关于相变显示器件的研究主要集中在光学和电学性能上,缺乏有效的器件热设计优化方案,并且现有相变显示器件主要采用相变材料自加热模式,易出现因空间热分布差异导致的相变区域不充分以及随机波动较大的问题,从而影响各像素点光学性能的一致性和显示效果。因此,本文深入研究了相变显示器件的关键电极材料和相变功能材料的热传导特性,分析了材料热导率的尺寸效应对器件热设计的关键作用,证实了考虑尺寸效应后器件热仿真对实验指导的有效性,并在此基础上提出了相变显示器件优化的思路。本文首先研究了金属电极及相变材料的热导率尺寸效应和深层物理机制,为器件的热仿真模型提供更准确的数据和理论指导。基于课题组搭建的热导率测试系统,制备了不同线宽和高度的Au纳米线,测得其热导率随特征尺寸减小而减小的实验数据,结合第一性原理声子特性计算及Wiedemann-Franz定律中的洛伦兹数,分析其电子热导和声子热导随特征尺寸减小而减小的物理机制;进一步制备了不同线宽的相变材料Sb2Te3纳米线,测得其热导率相比块体和薄膜明显降低,且随特征尺寸减小而进一步减小,结合第一性原理声子特性计算对热导率下降的物理机制进行了分析,认为边界散射和声子散射增强是主要原因。在厘清尺寸效应对热导率影响的基础上,将其引入到相变显示器件热仿真设计中,提出了通过减小加热电极尺寸来优化器件的设计思路。本文建立了利用纳米线加热电极进行外部加热的相变显示器件模型,先在单一变量条件下分别研究了热导率和尺寸对于热仿真结果的影响,再根据实验数据将热导率随尺寸的变化引入器件的热仿真。发现加热电极的尺寸越小,其加热效率越高,并将使上方相变层发生更加充分、更大范围的相变;同时相变材料热导率对相变层上下表面的温度和相变区域也有一定的影响。仿真结果证明了热导率尺寸效应在器件热设计中起到的关键作用,考虑热导率尺寸效应有助于获得更准确有效的热仿真数据,并据此提出通过减小加热电极尺寸实现低功率下对相变显示器件相变层进行调控的热设计思路。