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目前基于半导体自组织量子点的光电器件研究可分为两个方面，一是面向传统光电子器件的研究，如量子点激光器、量子点红外探测器等；二是面向新型量子器件的研究。比如：
(1)，利用量子点中电子(或空穴)的自旋态来制备所谓的Loss-DiVincenzo量子计算机。不同于传统计算机中使用的二进制比特(0或者1)，量子计算机中使用的比特是一种相干叠加态，描述为：α|0)+β|1)，其中|α|2+|β|2=1，即所谓的量子比特(qubit)。由于电子的自旋在某一时刻既可能向上(|1/2＞)，也可能向下(|-1/2＞)，或者是二态的叠加，这就形成了一个天然的qubit；
(2)，由于量子点对电子(空穴)的量子限制，量子点中存在所谓的“双激子态”和“激子态”，由双激子态到激子态的跃迁会产生光子，这就相当于一个二能级系统。但事实上由于自旋的影响而存在两条跃迁途径并且产生的光子是偏振方向正交的，这就是说存在两个相互耦合的二能级系统。Benson等人提出利用该系统就可以制备双光子纠缠态(或者叫做EPR光子对)，如果对其中一个光子(假设它在地球上)进行探测，那么另一个光子(即使它在月球上)也会发生改变。这种光子纠缠态一方面构成了量子保密通讯的基础、另一方面则构成了量子计算机中的两比特受控非门(CNOT)；
(3)，在全光量子计算机以及量子信息传输的实验构想中，光子的极化态被一种所谓的量子中继器转化为存储态，在一定的时间间隔后对中继器中的态进行二次读出并重新转化为光子。这一点可以利用量子点中的激子来实现。利用光子对量子点进行激发产生电子-空穴对(即激子态)，这相当于信息的编码过程。在某一时间激子发生自发辐射复合并产生光子，就相当于信息的读取过程。
本人的博士论文中研究了面向以上几种量子器件应用的微/纳米结构，在这些结构中都内嵌量子发光单元(量子点或量子环)，主要研究方向及结果为：
(1)，在Loss-DiVincenzo量子计算机中需要多个qubit的耦合，在量子点系统中就相当于多个量子点单元的可扩展(scalable)集成过程。而基于Stranski-Krastanow生长模式形成的自组织量子点具有形核的无序性，为了克服这种空间上的无序性，可以利用图形衬底来调制量子点的形核。从生长技术上来讲，利用图形衬底已经成功实现了量子点在二维甚至三维尺度上的高度有序性。但是这些形成在图形衬底上的量子点却通常具有很复杂的光学性质，并且其尺寸均匀性也比较低。如果能从这个复杂的光学性质背后提取生长过程中的物理信息，那么对生长参数的设定、图形衬底的设计都是有积极的指导意义的。我们建立了一套独创的分析方法来对图形衬底上多模式尺寸分布量子点的发光进行研究，从而揭示了生长过程中图形衬底上微域(subdomain)对吸附原子(adatom，或称增原子)迁移以及浸润层形成的影响。
(2)，我们还研究了另外一种实现多个量子点单元可扩展集成的方法。将半导体超晶格进行解理，利用(110)解理面上不同材料形成的纳米模板来调制量子点的形成。由于超晶格的周期以及宽度等等都可以精确控制，那就有可能实现量子点的一维链状排列。在我们的实验中分别研究了AlGaAs/GaAs超晶格以及InGaAs/GaAs超晶格对铟吸附原子形核的影响，通过生长参数摸索实现了AlGaAs/GaAs超晶格解理面上InAs纳米小岛(其尺寸和普通InAs量子点相当，但并未生长盖层，所以无法研究其光电学性质)的严格一维排列。
(3)，在量子中继器的实验构想中，最关键的一步就是要保证激子在量子点内的长寿命，并使其按照人们的意愿在某一个时刻进行复合产生光子。我们利用一种新型的纳米环结构来讨论了这种可能性。基于对普通SK量子点的原位加工，我们制备了横向尺寸约为40 nm的纳米环。在这种小尺寸量子环中，量子限制引起的动能项远远大于电子-空穴之间的库伦相互作用，导致电子和空穴在环内的运动是独立的(所谓的弱束缚激子)。理论计算证明了通过电场以及磁场的作用可以使量子环中的弱束缚激子态在极短寿命的亮态(发射光子)与长寿命的暗态(不发射光子)之间发生相互转变，其根源是量子环中的Aharonov-Bohm效应。我们的初步实验结果已经暗示了这种奇特的现象是有可能通过实验来实现的。表现在磁光谱就是纳米环的激子发光随磁场发生淬灭(亮态到暗态的转变)，以及激子发光峰位的振荡现象(由Aharonov-Bohm效应引起的基态总角动量转变)。
(4)，利用微腔电动力学可以实现多个量子点单元的耦合。在我们的实验中探讨了微环微腔结构与内嵌量子点发光的耦合效应，实验中发现了量子点发光的Purcell增强(弱耦合)。我们还制备了一种微悬臂结构，通过对悬臂施加应力从而影响内嵌量子点的发光。该实验的目的一是为了研究应力对量子点发光峰位的可控调制，另一方面是探讨利用应力来消除激子精细结构的可能性(通过消除激子精细结构，就可以实现双激子态到激子态跃迁过程中双光子纠缠态的制备)。