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固体薄膜中厚度为微米～纳米量级的薄膜是集成芯片、光电子、MEMS等器件中的重要组件。薄膜导热特性影响着器件和系统的运行性能和可靠性。由于薄膜在厚度方向上的尺寸非常小,微结构及边界效应等,它们的热导率不同于大体积材料值,传热特性也有别于传统的宏观传热。因此,纳米薄膜的传热研究已成为当前微尺度传热研究的热点。基于边界效应和偏离大尺度下的局部热平衡运输方程假设,以往对薄膜材料热传导的研究都是建立在平衡条件基础上的。而在实际的纳米薄膜热传导中声子的平均自由程大于薄膜的结构尺寸,这不满足平衡热传导的条件,因此研究薄膜的非平衡热导率有着重要的意义。本文在综述了国内外的研究现状基础上,采用了理论与实验相结合的方法进行对纳米薄膜的非平衡热导率研究。在系统研究现有测试方法的基础上组建了一套3ω测试系统。首先采用该系统测试了PECVD厚度为400nmSiO2薄膜,得到热导率为1.52W/m.K,与文献相吻合,验证了系统的准确性。并且测试的PECVD和LPCVD方法制备SiO2,其中热导率PECVD法得到比LPCVD法要高出大约45%,随着薄膜膜厚的增加,变化也越来越大,可见在衬底相同与厚度相当时,不同的沉积方法形成了不同的微结构的薄膜导致了热导率的不同。在温度为90～350K范围内,测试了不同频率下采用了PECVD法制备的厚度为54nm、73nm、187nm SiO2薄膜与LPCVD方法制备厚度为86nm、148nm、181nmSi3N4薄膜的热导率。结果表明薄膜的热导率随温度的升高而增大;当薄膜厚度远大于声子平均自由程时,热导率随着膜厚的增加而增大;当薄膜的厚度与声子平均自由程数量级相当时,热导率随膜厚尺寸增加而显著减小,表现出了很强的非平衡性;在低频范围即200～2000Hz内,薄膜的热导率随频率的变化,基本上是保持一致的,而在高频即3000～106Hz内,热导率变化比较大。最后采用气体动力论模型（Kinetic theory）与Debye模型分析、解释了薄膜热导率尺寸效应和温度效应。结果表明,薄膜的热导率具有极度非平衡性;薄膜的热导率的非平衡性与声子的平均自由程有重要联系;薄膜的热导率的实验测量值与理论计算值十分接近。