在能源利用中热传递的控制和管理是一个关键的目标和方向,而固态器件热管理中一个重要的研究内容就是热整流现象。本文的研究内容就是围绕硫化钼薄膜导热性质和热整流效应开展的。首先,为了测量二硫化钼薄膜的导热系数,本文开展了适用低维材料导热系数测量方法研究,搭建了相应实验台,并采用标准的微米铂丝进行了系统校准。结合自主研制的微纳悬空探测器,利用该系统测量了一种单根纳米竹节状聚合物材料,其极低的导热系数表明该材料是一种新型的保温材料。通过理论计算得到,该聚合物纳米管的外径和孔径的比例是决定隔热性能的关键因素。较小的外径和较大的孔径导致较小的导热系数和较好的隔热性能。结合理论计算及实验分析,验证了该测量系统对微纳材料导热系数测量的适用性。其次,通过PMMA转移二维材料的方法成功地将单层二硫化钼样品转移到悬空微电极上。实验获得了该样品的正反两个方向的面向导热系数,并计算获得了单层二硫化钼的热整流系数。具有三种不同几何形态的单层二硫化钼的整流系数分别为10%～13%,11%～14%和69～70%。此外,采用理论模拟讨论热整流与几何不对称性（角度和间距）的依赖性。结果表明,单层二硫化钼热整流效应与其结构不对称成正相关性,夹角越大,热整流系数越大。接着,本文开展了二硫化钼薄膜导热性质及热整流效应与其层数的耦合关系研究。使用悬空微电极测量单层和多层二硫化钼薄膜的正反两向导热系数,并获得了热整流系数。研究了二硫化钼薄膜的导热性质及热整流效应与厚度、不对称性及温度的耦合关系。结果表明,单层二硫化钼薄膜的导热系数大于多层薄膜的导热系数,且多层导热系数随温度和层数的增加而降低。而热整流系数随角度的增加而增加,并且几乎不受温度和层数的影响。最后,本文根据二硫化钼相转变的性质研究了两相的导热性质及热整流效应。通过使用悬空微电极原位测量相同样品的1T和2H相的导热系数,进而获得硫化钼薄膜导热及热整流效应与相态、角度及温度的依赖关系。结果表明,随着温度的升高,1T和2H二硫化钼的导热系数均降低,1T相的导热系数略大于2H相。另外,热整流系数与相态没有明显的相关性,而是和它们的不对称结构正相关。在此基础上,本文提出了一种热整流器及热晶体管的设计方法,并给出相应的热流输出特性曲线。通过调控样品的相态、外形尺寸及结构不对称性可以有效控制热流的方向及大小,实现热流的定向及定量管理控制。