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半导体量子点具有类似于单个原子的不连续能级结构,使得它对于基础物理研究和新型电子及光电器件研究都有很重要的意义,量子点材料生长与器件应用研究一直是国际上研究的热点之一。分子束外延技术的发明和成熟,使得人们可以更方便更高效地通过S-K模式自组织生长量子点结构。但是由于S-K模式本身的特性,量子点的生长控制较为困难。本文采用气态源分子束外延(GSMBE)技术生长了高质量的InAs/GaAs量子点样品,通过原子力显微镜(AFM)、低温光致发光(PL)等手段分别研究了InAs生长温度、InAs淀积厚度、GaAs覆盖层生长温度以及覆盖方式对InAs/GaAs量子点光学性质的影响;并依照实验得到的优化实验参数设计并生长了量子点激光器结构,制作了脊波导量子点激光器,对激光器的激射谱特性、功率特性、以及温度特性等参数进行了测试与分析,取得了以下成果:1.发现GSMBE生长InAs/GaAs量子点存在两个温区,即425℃附近的低温生长区和500℃附近的高温生长区。PL谱反映出低温区生长的量子点均匀性好、尺寸呈单一模式分布、发光性能很好。而高温区生长的量子点均匀性差、尺寸呈多模分布、PL发光峰很宽。分别对低温区和高温区对生长InAs量子点时的InAs沉积厚度的影响进行研究,发现425℃下存在优化的InAs沉积厚度1.8MLs,而500℃下InAs沉积厚度在较大的一个范围(2.2～3.5MLs)内都能得到发光性能良好的量子点样品。2.对GSMBE中低温区和高温区量子点覆盖过程进行了研究。发现对比于固源MBE中量子点在覆盖过程中的剧烈坍塌,GSMBE生长的InAs量子点在覆盖过程中具有很好的稳定性,尤其是低温区生长的InAs量子点,在覆盖过程中量子点形状和尺寸不会发生变化。我们分析这种稳定性可能是源于GSMBE中的H氛围。3.利用GSMBE生长的层叠5层量子点激光器结构制作出脊条宽为6μm、腔长为1～2mm的脊波导激光器器件,器件均能在室温下连续工作,最高工作温度为70℃。条宽为6μm腔长为1.5mm的器件在20℃下连续工作的阈值电流为77mA,在无腔面镀膜的情况下最大输出功率为51.1mW(单面),20℃到70℃之间的特征温度为41.5K。器件准连续波工作的激射光谱表现出非均匀的多纵模簇,且随着注入电流的增加纵模簇个数亦增加,20℃下激射波长范围为1.04～1.08μm。我们分析认为光谱的这一不同于常规半导体激光器的性质是由量子点的非均匀性以及量子点之间互不关联性导致的,这种特性可以认为是多个相互无关联的不同特性激光的集体行为。