吴惠桢教授的主要研究方向是半导体光电子材料与器件物理, 包括III-V,II-VI 和IV-VI族光电子薄膜材料及其低维结构的生长和物理性质的研究。近5年来主持国家自然科学基金,省自然科学基金研究项目多项。发表SCI论文和EI论文近20篇,参加国际学术会议4次。在置于光学微腔内的多量子阱结构中发现了量子阱结构的激子光学吸收增强效应;第一次用光荧光激发光谱测量到了多量子阱结构中热电子与LO声子的相互作用;在硅基上生长出了氧化锌量子点; 建立了理论模型,较好地解释了实验新现象。这些新效应的发现及其物理机制的理解不仅对该领域的基础研究具有较大科学价值,而且对光电子新器件的研制也具有实际指导意义。 兼任《红外与毫米波学报》编委