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半導体高指数界面への歪み超薄膜挿入の効果を調べるために、まずGaAs(311)基板上のInAs単原子層の電子構造を、半経験的なsp^3s_*強結合法を用いて理論計算した。計算のモデルとして(InAs)_1/(GaAs)_n[311]超格子(n=10〜26)を用いて、(311)-InAs単原子層がGaAs禁制帯中に作るエネルギー準位を求め、光学的性質との関連を調べた。その結果、(311)-InAs単原子層は、GaAs禁制帯中に電子準位(伝導帯端直下)と正孔準位(価電子帯端直上)を形成することが明らかになった。電子準位-正孔準位間のエネルギー間隔E_<e-h>は、GaAs禁制帯幅E_gよりも0.06eV(n=10)と0.03eV(n=26)小さくなり、観測されているフォトルミネッセンスの起源となる。また、電子及び正孔準位の波動関数は、InAs単原子層付近に弱く局在していることが明らかになった。さらに、InAs層が臨界膜厚を越えて成長し、量子ドット構造が自己形成されている場合の電子構造を計算した。原指数161〜1222個のドット中の歪み分布を、Keating potentialにより求め、これに基づき電子構造の計算を行なった。その結果、ドットの内部状態の状態密度にはギャップが存在し、強い閉じ込め効果により、ギャップ値はバルクInAsよりかなり大きいことが明らかになった。同時に高密度の表面状態がギャップ中に現れている。
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