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氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料重要代表，在微纳米器件中有着大量的潜在应用，使得GaN纳米结构及其器件受到了学者们的广泛关注。然而，目前GaN纳米结构材料性能的研究，鲜有考虑环境物理场对纳米尺度下GaN材料性能的影响。本文通过弹性理论的波传导方程和声子玻尔兹曼输运方程，定量地研究了表面应力和压电效应对GaN纳米薄膜声子特性和热导率的影响，并给出了调控半导体纳米结构声子特性和热学性能的有效方法。 首先，基于弹性理论的波动方程，给出了量子限域效应下半导体纳米薄膜声子特性的理论描述，包括声子色散关系、声子态密度和声子群速度，并采用有限差分法计算得到剪切模态、对称模态和反对称模态的声子特性;同时，基于声子输运方程推导得到声子热导率的解析表述，通过数值模拟得到量子限域GaN纳米薄膜的声子热导率随着温度的变化情况，以及热导率的量子尺寸效应。 其次，针对表面应力对GaN纳米薄膜声子特性和热学性能的影响，本文在薄膜总的应变能中考虑了表面能效应，将应变能对应变进行求导得到纳米薄膜的等效弹性模量，并结合波传导方程求得了在表面应力作用下GaN纳米薄膜声子特性的理论表述;然后，通过求解声子玻尔兹曼输运方程，得到了虑及表面应力效应的GaN纳米薄膜声子热导率。最后，分别研究了不同厚度、不同大小的表面应力以及不同温度下GaN纳米薄膜的声子热导率。计算结果表明:表面应力对声子热导率产生显著的影响，负的表面应力提高了声子热导率，正的表面应力降低了声子热导率。同时表面应力对于声子热导率的影响体现出明显的尺寸效应，即声子热导率的表面应力效应随着薄膜厚度的减小而增强。 最后，由于半导体材料的压电系数存在显著的尺寸效应，本文研究了压电效应对GaN纳米薄膜声子特性和热导率的影响。在波传导方程中考虑压电本构方程，通过数值差分求得压电效应对于声子弥散关系、声子群速度和态密度的影响;基于声子玻尔兹曼输运方程，得到虑及压电效应的声子热导率解析表述。计算结果表明:压电效应提高了声子平均群速度而降低了声子态密度，同时GaN材料的压电效应显著地提高了GaN纳米薄膜的声子热导率。 根据以上的理论研究，本文得到了用于调控GaN纳米薄膜声子特性和热导率的有效方法，即:1）通过调控GaN基层状纳米结构的界面/表面应力来调控GaN纳米薄膜的声子特性和热导率;2）由于GaN具有显著地压电效应，而压电效应可以显著改变GaN纳米薄膜的热导率，因此可以通过施加外加电场的方式来调控GaN纳米薄膜的热导率。这些研究结果将会对GaN基微纳米器件的稳定性和安全性设计有一定理论指导意义。