Khi khám phá ra chế độ tự mọc ghép (epitaxy), đầu tiên ngƣời ta ứng dụng vào lĩnh vực phát triển cấu trúc nano, trong đó nổi bật nhất là tạo thành các đảo vật liệu bán dẫn có kích thƣớc nano trên các đế thích hợp. Các đảo này sẽ thể hiện tính chất của chấm lƣợng tử, nó đƣợc tạo thành một cách rất tự nhiên bằng cách phát triển mọc ghép một lớp mỏng vật liệu có độ rộng vùng cấm bé lên bên trên vật liệu có vùng cấm lớn hơn, bằng cách sử dụng kỹ thuật MBE hay MOCVD. Ở bề mặt tiếp xúc, hai tinh thể có độ lệch mạng đáng kể (1 – 8%) nhƣ trong trƣờng hợp của InAs trên GaAs và Ge trên Si. Trong quá trình phát triển, trƣớc tiên sẽ tạo thành một màng ứng suất căng gọi là “lớp thấm ƣớt”. Độ dày cực đại của lớp này liên quan đến độ sai lệch hằng số mạng của hai vật liệu. Vƣợt quá độ dày tới hạn, chúng ta sẽ quan sát thấy một chuyển đổi 2D 3D trong giai đoạn phát triển, và có sự tạo thành tự phát một mạng lƣới các đảo kích thƣớc nano (quá trình Stranski – Krastanov), dẫn đến giải phóng từng phần ứng suất căng. Nếu gián đoạn việc phát triển màng ở giai đoạn này, sẽ gây ra sự sai khớp bởi vì năng lƣợng tạo thành các khiếm khuyết này trở nên bé hơn năng lƣợng đàn hồi tích lũy trong màng ứng suất căng. Việc tạo thành các sai hỏng trong các lớp mọc ghép có ứng suất căng lớn (khi độ sai lệch mạng lớn hơn
10%) sẽ xảy ra trƣớc khi tạo thành các đảo làm cho chúng ta buộc phải lựa chọn vật liệu đế thích hợp cho việc phát triển các đảo. Hình dạng của đảo có thể đƣợc điều khiển bởi điều kiện phát triển đảo. Thông thƣờng, đảo có dạng hình chóp cụt, nhƣng cũng có thể tạo thành các chấm lƣợng tử có hình dạng khác ví dụ nhƣ dạng tròn. Bƣớc cốt lõi cuối cùng trong quá trình phát triển là phủ lên trên đỉnh của các đảo một vài lớp vật liệu nền, vì thế các QD hoàn toàn đƣợc chôn lấp và bề mặt của QD đƣợc thụ động hóa. Sự sai khác về độ rộng vùng cấm sẽ tạo thành một thế giam cầm các hạt mang điện và các hạt mang điện sẽ bị cầm tù bên trong chấm lƣợng tử. Ngoài ra, trƣờng ứng suất căng ở gần lớp tiếp giáp đảo – đế, bởi vì sự sai khớp mạng của hai vật liệu, sẽ tạo ra một thế bổ sung cho độ rộng vùng cấm của QD ở đáy của đảo. Các lỗ trống thích cƣ trú ở vùng này hơn vì chúng nặng hơn các điện tử.
Các chấm lƣợng tử tự mọc ghép có đƣờng kính bé cỡ vài nm, và các hiệu ứng kích thƣớc lƣợng tử có thể dễ dàng quan sát thấy trong các hệ thống này. Các chấm lƣợng tử tự mọc ghép phần lớn đƣợc phân tích đặc trƣng bằng các máy quang phổ hay điện dung trong chế độ có ít hạt mang điện trong chấm lƣợng tử. Các phép đo trên tổ hợp vẫn bị hạn chế bởi tính không đồng nhất làm mở rộng các điểm đặc trƣng quang phổ. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, ngƣời ta có thể tiến hành quan sát đƣợc trên hệ chỉ có một vài chấm lƣợng tử tự mọc ghép, hay thậm chí là chỉ có một chấm lƣợng tử, bằng cách giảm số lƣợng chấm lƣợng tử thông qua ăn mòn đỉnh bằng (mesa-etching) hay sử dụng kỹ thuật soi kính hiển vi cùng tiêu điểm. Đặc trƣng quang phát quang của một chấm lƣợng tử tự mọc ghép sẽ rất tốt, thể hiện bởi một số đƣờng phát xạ hẹp tƣơng ứng với các trạng thái exciton khác nhau trong chấm, và có khuynh hƣớng giống với phổ phát xạ của các nguyên tử. Vì lí do này, các QD có “nickname” là nguyên tử nhân tạo. Hiện tại, có nhiều nghiên cứu đƣợc tiến hành để cố gắng sắp xếp và định vị các QD cũng nhƣ giảm độ phân tán kích thƣớc của QD. Trái với trƣờng hợp của chấm lƣợng tử chế tạo bằng quang khắc, việc kết nối để thông luồng truyền dẫn điện đối với các chấm lƣợng tử chế tạo theo phƣơng pháp tự mọc ghép là rất khó khăn, vì thế các QD này chỉ có khả năng ứng dụng trong lĩnh vực quang học. Một ứng dụng nổi bật của QD loại này là dùng để chế tạo các nguồn phát quang kiểu mới từ một chấm lƣợng tử, ngoài ra còn có các ứng dụng khác trong các thiết bị lƣu trữ quang học.