设计出具有高热电转换效率的热电材料是热电领域一直追求的目标,高性能热电材料具有“电子晶体,声子玻璃”的特性,即高电导率和低热导率。近年来,利用声子共振机制在纳米结构中设计低频声子传输,调节材料的热导率已成为一个重要的研究方向。本论文基于晶体的特性,采用计算模拟等方法来探索二维Si晶体晶向对声子共振效应强弱的影响,以及声子共振效应对热输运各向异性的影响。本论文的主要结论如下:首先,我们在非平衡分子动力学模拟的基础上,研究了以{100}、{110}和{111}晶面为界的本征和共振Si薄膜中的热传输。研究表明,由于表面对晶格对称性的破坏,二维Si薄膜中的热传输具有各向异性。此外,在长度达500nm的本征薄膜中仍存在低频弹道声子输运,弹道输运和扩散输运的临界频率主要取决于热输运的方向而与薄膜表面的位向没有直接的关系。在Si薄膜表面引入共振结构后,所有结构的热导率均显著降低了,但共振效应的强弱强烈依赖于薄膜的晶格取向。在所研究的三种薄膜取向中,声子共振效应在{111}膜中最大,该薄膜在300 K的热导率从225 W/mK降低到了 40 W/mK,降低幅度达82%。在{111}薄膜中,热导率的谱分解表面共振结构所导致的热导率大幅度降低主要源于3～12 THz之间声子热导率的大幅度降低。此外,本研究还发现共振耦合强度可以通过共振柱和基底材料之间的界面空位来进行调节,空位的存在可以增强中间频率范围内的声子传输,即减弱中频声子的共振效应。基于非平衡分子动力学模拟的结论,我们发现在三种本征薄膜中{110}薄膜具有最大的各向异性。为了深入研究声子共振对热输运各向异性的影响,同时考虑到非平衡分子动力学方法尺寸效应,我们利用齐次非平衡分子动力学模拟方法进一步研究了本征和共振{110}Si薄膜中的热传输。结果表明,在本征结构中沿[110]方向的热导率是沿[100]方向的1.78倍,具有较大的各向异性,这主要是因为声子在[110]方向输运时整个频率范围内的热导率都比沿[100]方向输运时大,而且在10 THz以下更明显。在引入共振结构之后,沿[110]和[100]方向的热导率分别降低了87.0%和80.8%,热导率的谱分解表面当声子沿[110]方向传输时,共振结构对低频声子输运的抑制效果比沿[100]方向传输时更强,从而导致沿[110]方向的热导率降低更大,共振结构对低频模式的不同效果使得热输运的各向异性比κ110/κ100也从1.78 降低到了 1.23。本研究不仅利用共振结构实现了对具有不同表面Si薄膜热输运的抑制,揭示了相关声子输运的机理,而且基于共振结构实现了对薄膜热输运各向异性的调控。该工作为声子共振的热传输工程提供了进一步的见解,为新型热电材料的设计提供了新的方案,同时相关研究结论也可用于具有表面取向的热输运工程相关调控。