Các chấm lượng tử bán dẫn sau khi chế tạo xong có thể có các phân tử liên kết trên bề mặt (Các ligand TOPO, MPA…) cho phép thụ động hóa một phần các liên kết hở trên bề mặt tinh thể nanô. Tuy nhiên, các phân tử ligand này liên kết không bền, và trong nhiều trường hợp cần phải loại bỏ khỏi các chấm lượng tử khi sử dụng, nên thường là một loại vật liệu có cấu trúc tương tự, có vùng cấm lớn hơn chấm lượng tử lõi được chế tạo như một lớp áo bên ngoài, có tác dụng trung hòa/thụ động hóa các liên kết hở trên bề mặt chấm lượng tử, làm vật liệu bảo vệ chấm lượng tử lõi khỏi tác động trực tiếp của môi trường và tạo được cấu trúc lượng tử kiểu I để giam hãm hạt tải điện trong chấm lượng tử lõi. Trong nhiều trường hợp, để có được lớp vỏ hoàn hảo giảm thiểu ứng suất với vật liệu lõi, một lớp vỏ trung gian nữa được bổ sung giữa các chấm lượng tử lõi và lớp vỏ ngoài cùng, tạo thành cấu trúc lõi/vỏ/vỏ. Việc giảm thiểu ứng suất có ý nghĩa làm cho vật liệu ổn định và bền hơn, có tính chất quang tốt hơn.
Nguyên lý chế tạo lớp vật liệu vỏ là quá trình epitaxy dần dần vật liệu vỏ trên bề mặt của tinh thể chấm lượng tử lõi. Do đó nguồn cung cấp tiền chất cho vật liệu vỏ phải được bổ sung từ từ (để tránh tạo thành pha vật liệu riêng, tách biệt khỏi vật liệu lõi). Các hợp chất của tiền chất phải được phân hủy ở nhiệt độ tạo vỏ, để giải phóng monome tương ứng cho vật liệu vỏ. Hơn nữa, để việc tạo lớp vật liệu vỏ không ảnh hưởng tới kích thước của chấm lượng tử lõi, thường nhiệt độ tạo lớp vật liệu vỏ phải nhỏ hơn nhiệt độ đã chế tạo chấm lượng tử lõi. ZnS và CdS là vật liệu chế tạo lớp vỏ phổ biến cho các loại chấm lượng tử CdSe, CdTe, InP, CuInS2. Lớp vỏ CdS hoặc ZnSe cũng thường được làm trung gian cho vỏ ZnS để tạo cấu trúc vỏ kép cho chấm lượng tử CdSe (CdSe/CdS/ZnS) với hiệu suất huỳnh quang tốt hơn nhiều so với cấu trúc đơn lớp vỏ.