为了探究铟原子发生自适应迁移的临界厚度，首先测量得到InGaAs阱簇复合结构表面不同位置的自发辐射光谱。铟原子的自适应迁移会导致阱簇复合结构中同时产生铟含量正常的和损失的In_xGa_1-xAs区域，进而导致其自发辐射光谱具有特殊的双峰特征。通过对比光谱的双峰强度，计算并评估了正常In_0.17Ga_0.83As层的厚度起伏为4.6~6.4 nm，即铟原子发生自适应迁移的临界厚度为4.6 nm。通过对比4 nm传统InGaAs量子阱的单峰光谱特征，验证了铟原子发生自适应迁移临界厚度的准确性，该项研究对推动InGaAs阱簇复合量子限制结构的发展具有重要意义。

近年来，半导体量子点特别是InAs量子点的基本物理性质和潜在应用得到了广泛研究。许多研究者利用InAs量子点结构的改变以调制其光电特性。本文采用液滴外延法在GaAs(001)表面沉积了不同沉积量的In(3 ML、4 ML、5 ML)，以研究In的成核机制和表面扩散。实验发现，随着In沉积量的增加，液滴尺寸(包括直径、高度)明显增大。不仅如此，在相同的衬底温度下，沉积量越大，液滴密度越大。利用经典成核理论，计算了GaAs(001)表面In液滴形成的临界厚度为0.57 ML，计算的结果与已报道的实验一致。从In原子在表面的迁移和扩散，以及衬底中Ga和液滴中的In之间的原子互混原理解释了In液滴形成和形貌演化的机理。实验中得到的In液滴临界厚度以及In液滴在GaAs(001)上成核机理，可以为制备InAs量子点提供实验指导。

为了降低2μm半导体激光器的阈值电流并提高器件的输出功率, 设计了InGaAsSb/AlGaAsSb应变补偿量子阱结构, 并利用SimLastip软件对器件进行了数值模拟。研究表明, 在势垒中适当引入张应变可以改善量子阱的能带结构, 提高对载流子的限制能力。当条宽为120μm、腔长为1000μm时, 采用应变补偿量子阱结构的激光器的阈值电流为91mA, 斜率效率为0.48W/A。与压应变量子阱激光器相比, 器件性能得到明显的改善。