相变存储器(PCM)作为最有可能成为未来主流存储介质的半导体存储器之一,具有快速擦写、抗电磁辐射等优异性能以及理论上可以不断缩小尺寸的优势,得到学术界的广泛研究与产业界的重点关注,但单元之间的热串扰问题在器件进入纳米尺度后凸显,成为阻碍其大规模商业化的关键瓶颈之一。热导率作为表征相变材料热特性的重要参数,直接影响到器件的热传导和读写性能,因此深入透彻地理解一维纳米相变材料的热导率变化规律与热传导机制显得尤为重要。然而受制于黑体辐射带来较大测试误差以及悬空测试结构加工难度大等因素,PCM中纳米线相变材料热特性的研究极为匮乏,相应的热传导机理研究也甚少。本文针对上述问题,围绕PCM中典型的碲化锗(GeTe)材料,系统的研究了其一维纳米尺度下的热传导过程与物理机制。本文首先提出了一种针对一维纳米材料的Nano-3ω热导率测试方案。该方案设计了非悬空的纳米线热导率测试结构,使得待测材料制备可与CMOS工艺兼容,严格论证了衬底及周围环境的热耗散影响,并基于非稳态三倍频法有效降低黑体辐射带来的测试误差,提升了热导率测试结果的可靠性,使研究PCM中纳米线相变材料的热导率成为可能。通过遴选合适的CMOS工艺,制备了一系列特征尺寸的GeTe纳米线,使用Nano-3ω法测试得到了最低至0.082 W/(m·K)的热导率值,分析了热导率随特征尺寸缩小而减小的尺寸效应,论证了尺寸效应调控热串扰问题的可行性。利用第一性原理计算,研究了纳米尺度下GeTe纳米线中的声子特性,从声子振动模式不匹配、声子振动模数减少、声子局域化以及声子群速降低等方面分析了纳米材料的热传导过程,解释了热导率尺寸效应的深层物理机制。