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人们对自组装量子点的研究已经有十几个年头了，对于自组装量子点的光学性质研究已相当深入和细致。由于载流子在量子点材料中的三维量子限制效应，以及自组装生长模式导致的量子点的特殊结构形态(本征的尺寸非均匀性、存在二维浸润层等)，导致了自组装量子点的光学性质与以前的三维体材料和二维量子阱材料有很大的区别。自组装量子点这些独特的光学性质无论对于基础物理研究还是对于器件应用研究都意义重大。本论文以自组装InAs/GaAs量子点为研究对象，选取了自组装量子点光学性质研究中几个十分重要的问题进行研究，取得了一些崭新的或有意义的研究结果。
第一、InAs/GaAs量子点电场依赖的光学性质研究。在n型InAs/GaAs量子点肖特基结构中量子点层的上方插入一Al0.5Ga0.5As势垒层，观察到当反向偏压大于某一临界值后，PL光谱发光峰峰位随反向偏压的增加近似地线性红移。当反向偏压为11 V时红移量为87 meV。这远大于在InAs量子点的量子限制Stark效应中所观察到的红移量。这一大的红移现象源于处于量子点中的电子和由Al0.5Ga0.5As势垒和处于量子点一侧的非掺杂的GaAs在价带中形成的量子阱中的空穴的复合发光。这一结构为光调制器和光开关有源区的设计提供了一种新的思路。
第二、量子点结构温度不敏感光学性质研究。采用光致发光和调制光谱技术研究了两种光学性质温度不敏感的量子点结构，包括：
(一)研究了具有AlAs盖层的InAs/GaAs量子点的温度依赖的光学性质。通过对覆盖2 ML、5 ML和8 ML的AlAs盖层的样品和直接覆盖GaAs盖层样品的PL光谱和调制反射谱实验结果的对比研究，发现覆盖AlAs(5和8 ML)后InAs/GaAs量子点在室温下具有更高的发光强度，发光峰位和积分强度随温度的关系趋于不敏感。该结果与下面事实有关：1、AlAs势垒层逐渐取代InAs浸润层形成更高度限制势，同时消除了浸润层这一量子点间的载流子转移通道；2、浸润层中的In原子向InAs量子点转移使得量子点具有更低的能级位置，即量子点中的载流子受到了更强的限制作用。
(二)考察了一种自组装InAs/GaAs量子点与InGaAs量子阱复合结构的温度依赖的光学性质。与常规SK模式生长的InAs/GaAs量子点不同，这一结构发光光谱的半高宽在考察的温度范围内(80-300 K)几乎不随温度的变化发生改变。这一结构是通过增强量子点之间载流子的转移来获得光谱宽度的温度不敏感性质的，是一种提高量子点样品光学性质温度稳定性更为简单有效的方法。
第三、光谱中的多峰结构与量子点能级结构研究。在不同生长条件的InAs/GaAs量子点样品中观察到了具有不同形态的光致发光光谱的多峰结构。通过变温、变激发功率等系统的实验研究，并结合能级结构的定性分析，解释了不同类型光谱多峰结构的物理本质。结果表明，光谱中的多峰结构可分别源于量子点中电子与空穴AN=0能级间的辐射跃迁、△N≠0电子基态到空穴不同能级的跃迁过程或量子点的双(多)模尺寸分布。另外，对快速热退火对InAs/GaAs量子点多峰光谱结构的影响进行了研究。