本文对低维半导体结构的设计、可控性制备及性质进行了研究。主要内容如下： 1、以Fick扩散方程为基础，对多周期超晶格结构中的Al原子扩散过程进行了理论模拟，发现了随着GaAs层厚度增加对Al的含量变化的影响规律。研究了生长温度和周期结构对AIGaAs/GaAs样品光学性质的影响，实验证明生长温度较低，适合多周期的生长方式；生长温度较高，适合短周期的生长方式。 2、制备了系列InGaAs/GaAs量子阱材料，研究了不同In含量和不同阱宽量子阱的光学性质，分析了载流子在不同结构中的转移过程。证明In含量小于0.2，生长温度低于560℃，In偏析和In-Ga互混对量子阱的发光基本没有影响。 3、理论分析、计算了俄歇复合和自发辐射复合的载流子损耗机制，提出了应变量子阱中存在俄歇复合和非俄歇复合对阈值电流起主导作用的温度转变点T<,c>，同时，发现张应变量子阱激光器转变温度要比压应变量子阱激光器的转变温度要高。 4、采用AFM和PL谱研究了In(Ga)As/GaAs量子点的形貌特点和光学特性，详细分析了随生长温度变化，双模量子点的不同形成机制，揭示了生长温度对双模量子点的形成和光学性质等重要影响--低的生长温度(480℃)，量子点的合并是形成量子点双模分布的主要原因；高的生长温度(535℃)，In偏析和解析程度不同是导致不同尺寸分布的主要因素。 5、利用传输矩阵的方法数值模拟了垒在阱中结构和阱在阱中结构的透射特性、隧穿时间、电流密度等物理参数，深入分析了阱与阱之间能级的耦合对几率密度的影响。 6、通过建立速率方程模型，研究了隧穿注入量子点体系的载流子动力学过程，理论分析表明：共振隧穿结构对量子点尺寸色散导致的激光展宽具有一定的抑制作用。