量子光源是量子通信和光量子计算的基础模块。光子的单光子性保证了通信的无条件安全, 光子的高不可分辨性保证了计算方案的复杂度。在各类固态材料候选体系中, 基于半导体量子点体系的单光子源和纠缠光子源保持着量子光源品质的最高纪录, 展现了巨大的潜力。分子束外延是目前最适合制备固态半导体量子点的生长方法, 超高真空、超纯材料、原位监测和生长过程中参数的高度可控等特点使其优势明显。为了实现同时具备高效率、高单光子纯度、高不可分辨性和高纠缠保真度的量子光源, 量子点的材料生长、外部调控、钝化技术和测量技术等都需要系统优化提升。本文将综述基于分子束外延生长实现固态量子点体系量子光源的基础材料与器件的研究进展, 讨论两种常见量子点的制备原理以及外延生长中各类参数对量子点品质的影响, 包括背景真空、源料纯度、衬底温度、生长速率和束流比等。本文随后简介了外部调控、表面钝化、测量技术等手段优化量子光源器件性能的技术细节和实验进展, 最后对量子光源在基础科学研究和量子网络构建中取得的进展进行总结, 并对其实际应用与发展前景进行展望。

半导体量子点因其具有精准的尺寸调控、独特的光电特性、丰富的表面活性位点等优势，在光催化剂设计和机理研究中获得了广泛关注。与传统半导体量子点主要作为光吸收单元不同，新兴的碳点更是在增加光吸收、促进电荷分离和增加表面反应位点等光催化不同环节均展现出优异的应用潜力。然而，量子点光催化剂由于小尺寸带来电荷复合严重、易团聚、稳定性差等问题而限制了其光催化性能。解决这些问题的主要途径之一是将零维(0D)量子点负载到超薄的二维(2D)纳米片上，形成0D/2D纳米复合材料，使量子点更加分散和稳定，且2D纳米材料促进的加速电荷转移能够抑制光生电荷的复合，从而可以有效地改善量子点基光催化剂的催化活性和稳定性。本文系统阐述了半导体量子点和碳点基0D/2D异质结光催化剂的构筑及应用，着重讨论了不同类型0D/2D异质结的光催化作用机理及面临的挑战，最后对其未来发展进行了分析和展望。

由于独特的光学和电学特性，量子点在光电器件、生物医学、非线性光学等领域有着重要的应用，尤其是Ⅳ-Ⅵ族半导体量子点，其荧光发射波段可以覆盖整个近红外光通信波段，引起了人们的广泛关注和研究。为了提升量子点的化学稳定性、热稳定性和机械稳定性，科学家提出将量子点掺入玻璃基质中，从而得到块体和固态发光材料。本文阐述了PbSe和PbS量子点掺杂玻璃和光纤的研究进展和应用，总结了研究中存在的问题，并展望了未来的研究方向。

基于当前的实验条件, 在半导体量子点中考虑声子辅助跃迁效应去构建环形四能级半导体量子点电磁感应透明介质模型。利用多重尺度法解析地研究了其中的时间光孤子的动力学行为。结果发现, 可以通过调整声子辅助跃迁强度来控制时间光孤子的幅度、宽度和群速度等动力学性质。时间光孤子的群速度远小于光速, 且随着声子辅助跃迁强度的增加, 孤子的群速度不断减小, 以至于可能缓变接近于零从而出现停滞现象。光停滞有利于将光存储于量子器件内, 这为半导体量子器件实现光存储提供一定的参考价值。

构建一个由一束弱线性偏振探测光场在与其平行的磁场作用下形成的两正交偏振分量，联合两束强耦合控制光场与半导体单量子点相互作用所形成的四能级半导体量子点电磁感应透明介质模型，利用多重尺度法，解析地研究了该半导体量子点电磁感应透明介质中的两耦合时间矢量光孤子的稳定性及其碰撞特性。结果发现，该体系中两耦合时间矢量光孤子的碰撞特性与其初始相位差有关；当两孤子分量为同相或反相时，孤子间会呈现出近弹性碰撞且无能量转移；而当孤子分量间初始相位差为π 2 时，两孤子则会在融合之后再彼此分离且出现能量转移。

介绍的光光转换器是新型红外光-可见光转换器件, 红外光产生的光生载流子直接注入有机发光二极管产生可见光。以半导体红外探测与有机发光器件单片集成的光光转换器, 直接实现了红外光到可见光的集成转换, 在红外凝视技术中有极大的应用潜力。综述了无机红外探测与有机发光的光-光转换器的研究进展。

作为发光可覆盖整个可见光波段的发光材料，Ⅱ-Ⅵ族半导体量子点自上世纪90年代以来一直是构筑白光发光二极管(LED) 的关键材料之一。本文主要介绍基于缺陷态发光、单源二色互补发光、三基色复合发光和光致发光等发光原理的半导体量子点的白光LED，并比 较了不同类型器件的特点。凭借发光效率等主要性能参数的优势，基于GaN基蓝紫光与量子点荧光粉组合得到的白光LED将最有可能首先实现商 业化应用。而在高清显示技术方面，结合微接触印刷技术的三基色复合白光LED具有潜在应用价值。最后简要介绍在提高白光LED发光效率方面 的进展。

采用化学溶液方法, 以乙基黄原酸盐作为壳层前驱体, 制备了红绿蓝三色发光的CdSe/ZnS核壳量子点.以乙基黄原酸锌为前驱体形成ZnS壳层包覆CdSe核量子点, 通过调节反应温度与反应气氛等条件获得了发绿光(542nm)及蓝光(483nm)的核壳量子点.以乙基黄原酸镉和乙基黄原酸锌分别作为壳层CdS及ZnS的前驱体制备了发红光(612nm)CdSe/CdS/ZnS核/多壳结构量子点.紫外-可见吸收光谱、荧光光谱及透射电镜研究结果表明, 通过条件调节, 温度较低时(约230℃)注入乙基黄原酸锌后量子点发光峰出现红移, 而温度较高时(约260℃)则发生蓝移.通过不同发光颜色的量子点的混合实现了三基色白光.

相干光学操控半导体量子点(SQDs)激子态在量子信息、量子计算中具有很重要的应用。通过对影响量子点(QDs)拉比振荡因素的分析,可获得导致量子点体系退相干的物理机制,这为全光操控半导体量子点体系提供了理论依据。线偏振脉冲激光激发自组织InGaAs QDs,运用系统粒子数主方程并结合光学布洛赫矢量推导了单脉冲激发下V型三能级系统激子动力学方程,利用此方程讨论了初始状态及纯失相对拉比振荡的影响。研究表明,可以通过改变系统初态条件和激发场的偏振角对该体系激子拉比振荡的振幅和频率进行调控,可以用纯失相强度相关衰减因子等效地分析V型三能级体系的退相干特性,从而使相关计算得到了简化。