单光子源是单光子态物理研究的核心器件，也是实现量子比特、量子密码(quantumcryptography)和量子密钥传输(quantum key distribution)、量子计算以及量子网络(quantuminternet)应用的关键器件。此外，在极弱光信号测试(极限灵敏度直接受限于光噪音干扰)、随机数的产生等实际应用也都离不开单光子源。因此，研究高性能的单光子源器件，实现对单光子的可控制发射具有十分重要的科学意义。在单光子发射器件研究的各类方案中，目前最接近实用和易用的结构是基于半导体量子点的单光子器件。这是由于量子点具有显著量子限制效应，满足单个二能级体系周期性地光泵或电注入电子、空穴来产生单光子发射的原理。半导体量子点还具有高的振子强度，窄的谱线宽度，波长在较大范围可调等优点。本论文开展了基于InAs自组织半导体量子点单光子发射器件的研究，探讨了低密度IAs量子点的分子束外延生长技术、单量子点单光子发射特性、耦合量子点能带物理特性，研究了分布布拉格反射镜平面微腔与量子点耦合提高单光子发射收集效率等物理机制，制各了液氮温度下电驱动和光泵浦量子点单光子源器件，主要内容如下：　　 1)采用SK模式下的极低生长速率(0.001ML/s)分子束外延生长技术，通过优化生长温度成功生长出低密度(107-108/cm2)自组织InAs量子点。量子点大小呈双模分布特征，其中大量子点发光波长在1300nm附近，小量子点波长在950nm附近，采用微区光荧光PL谱测得8K温度下单个InAs量子点的发光峰半高宽为90μeV。　　 2)采用Hanbury-Brown Twiss(HBT)光谱系统研究了单量子点光辐射谱的二阶强度关联函数g(2)(t)，在8K温度下用脉冲光激发量子点，其光辐射呈现典型的单光子发射—反聚束特征，在包含噪声和暗计数下其g(2)(0)仅为0.23表明多光子发射几率被大大抑制。　　 3)采用低密度量子点生长技术，设计生长了不同耦合强度(不同间隔层厚度)的双层耦合InAs量子点，以及不同掺杂浓度的掺杂InAs量子点。80K下PL谱测试发现间隔层为6nm和8nm的耦合量子点发光峰劈裂—量子点产生了耦合效应。80K下PL谱测试观察到掺杂量子点的带电激子发光峰。　　 4)设计并生长制备了分布布拉格反射镜(DBR)平面微腔与InAs量子点耦合结构的单光子发射器件。HBT测试表明在80K下，电脉冲注入载流子量子点发射谱的二阶相关函数呈现单光子辐射(—反聚束)特征，在包含噪声和暗计数条件下其g(2)(0)为0.45。而采用脉宽为150fs的超短脉冲激光注入载流子时g(2)(0)仅为0.24。