多量子阱（multiple quantum well）是指多个量子阱组合在一起的系统。就材料结构和生长过程而言，多量子阱和超晶格没有实质差别，仅在于超晶格势垒层比较薄，势阱之间的耦合较强，形成微带；而多量子阱之间的势垒层厚，基本无隧穿耦合，也不形成微带。多量子阱结构主要应用于其光学特性。

在研制半导体量子阱激光器时，为了提高激射效率，有源区可用多量子阱。但量子阱数目太多，又会降低注入效率，增大损耗，所以有一优化设计问题。例如用InGaAs/InGaAsP多量子阱置于台阶状折射率变化的波导中，可得到高输出功率、波长为1.3微米和1.5微米的激光器。

将多量子阱放在PIN结构的Ⅰ区中，在外电场下量子阱激子吸收峰会向长波方向移动。这样对于给定波长的入射光，在不同电场下多量子阱有不同的吸收系数。据此提出的自电光效应器件，在相同功率光输入下可输出两种不同功率的光，形成光双稳器件。

多量子阱也可由晶格不匹配的两种材料构成。如果晶格失配在一定的限度内（小于7%），而且应变材料的厚度不超过临界厚度，就可依靠弹性形变补偿晶格常数之间的差别，而在界面不产生位错和缺陷。这种多量子阱称为应变量子阱。由于晶格中的弹性形变影响能带结构，这样又多了一种“剪裁”能带的手段——应变。利用应变量子阱的特点制成InGaAsP/InP长波长（1.3微米）应变量子阱激光器，阈值电流大大降低，特征温度相应提高。半导体级联红外激光器和级联太赫激光器，都是将多量子阱置于反向偏置的P+N－N+结中N－区，利用电子多阱顺序隧穿实现激光，而激光波长取决于子带之间的能量差。