本项目配合目前常用的2种方法（自组织生长和化学方法）生长的量子线和量子点结构，采用我们自己发展的系统理论方法，包括有效质量理论、经验赝势方法、紧束缚方法等研究了各种形状量子线、量子点的电子结构、光学性质、磁学性质和输运性质，促进了相关的实验工作，为研制半导体纳米器件提供了必要的理论依据。

1、介观系统的量子波导理论

    由于半导体微加工技术的发展，微电子器件的尺寸越来越小。当器件的尺寸小于电子平均自由程时，电子运动不再决定于杂质或声子的散射，而是由电子的波动性质决定，称为量子波导。它完全不同于一般的电子输运，因而出现了一系列新的现象，如：点接触的量子化电阻，库仑阻塞和旋转门效应，Aharonov-Bohm环的磁导振荡等。

2、自组织生长量子点和量子线的电子态和物理性质研究

自组织生长量子点是利用两种材料晶格常数不匹配的特点，采用传统的分子束外延（MBE）或金属有机气相外延（MOVPE）方法，在一种材料的衬底上生长另一种材料的量子点。它的优点是生长的量子点大小均匀，密度高，发光效率高。由于没有表面缺陷，大大减小了非辐射跃迁的几率。自组织量子点在即将来到的单粒子电子学和光子学的新领域中将起关键的作用。

3、多孔硅、硅纳米结构的电子态和发光机制研究

   硅是微电子器件的主要材料，它具有其它半导体材料无可比拟的优越性。但是硅又是一种间接带隙的半导体，它的发光效率极低。1990年Canham发现了多孔硅发光现象，为在硅片上实现光电集成开辟了一个新的前景。如果这一类技术得以成功，无疑将对显示、通讯、计算机等产生深远的影响。多孔硅和硅纳米晶体等微结构的发光机制一直是人们关注而又没有解决的问题。

4、半导体团簇电子态及物理性质研究

半导体团簇是用化学方法生长的具有晶体结构的半导体量子点和量子线。与自组织生长方法相比，化学方法制备成本低得多。用这种方法已经制取各种尺寸纳米晶体，它们的发光波长可以在很宽的范围内调节。II-VI族直接带隙半导体的胶体量子点发光很强，可以用作发光器件，例如：大面积的显示屏，或者医学诊断用的生物探针。此外，纳米晶体由于它们的三维量子限制效应，因而具有较强的非线性光学性质，将可能在快速光调制、光开关、相共扼、光波导和光存储器件中得到应用。

5、专著《半导体超晶格物理》

   本书全面系统地介绍了超晶格物理的概念、原理和理论方法，又适当介绍了实验和器件方面的应用。包括了电子态理论和声子模理论；基础物理以及与器件有关的物理；光学性质、输运性质和杂质态的性质等。

   本书除了介绍国际上在超晶格物理领域所取得的研究成果外，还着重介绍我国科技科技工作者，特别是作者所在研究小组所取得的科研成果。如电子态理论方面的工作包括：平面波展开方法，激子态的旋量模型，球空穴态的张量模型，空穴共振隧穿，短周期超晶格G-X交叉和混合问题等。 这些工作分别获得1989年和1998年中国科学院自然科学一等奖。声子谱理论方面的工作包括：黄－朱模型，喇曼散射的选择定则等，分别获得1990年和1995年中国科学院自然科学二等奖。电子态和声子谱的工作合起来作为“半导体超晶格的电子态和声子模理论”项目获得1993年国家自然科学二等奖。此外，还介绍了超晶格国家重点实验室在实验工作方面的重要进展，这些工作都获得了中国科学院的各种奖励。

   该专著被认为是“一部反映中国学者研究水平的、很有学术价值的著作”。（周光召） “为在这个领域的科学工作者提供了一本难得的参考书，填补了这方面的空白，也受到广大科技工作者的欢迎”。（谢希德）