红外波长范围广阔，相应半导体激光材料种类很多。用于波长大于2微米的红外半导体激光材料，通常按性质分为两类，一类是锑化镓（GaSb）基和砷化铟（InAs）基Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体，其覆盖波段为2～4微米。另一类是Ⅳ-Ⅵ族铅盐半导体，覆盖波段为3～30微米。

制造用于红外光纤通信，红外传感、激光雷达及分子光谱学等方面的中红外半导体激光器。Ga_1-xIn_xAs_ySb_1-y四元合金系统，当y/x约0.9时，这种化合物可同GaSb晶格匹配。从原理上说，x=0～1时，波长λ₀可在1.7～4.3微米范围变化。但是，工艺上实现覆盖这一波段范围比较困难。例如采用液相外延（LPE）法生长材料，由于中心区（x=0.18～0.84）存在混合隙，目前最长波长做到2.39。由于液相外延是一种热力学平衡过程，在这一组分范围内，液相和固相间存在大的分凝，衬底相对熔体处在不稳定状态，因此不能获得稳定的固相。红外光纤最低损耗波长为2.55微米，获得这一波段激光器所需的材料组分为x约0.27，正好在混合隙内。因而需采用分子束外延（MBE）和金属有机化合物气相外延（MOVPE）生长方法制备。Ga_1-xIn_xAs_ySb_1-y为有源区激光材料，其限制层材料选择Ga_1-xAl_xAs_ySb_1-y，通过选择合适的组分，使其禁带宽度比GaInAsSb宽，而折射率比其低。因此在GaSb衬底上可生长出GaAlAsSb/GaInAsSb/GaAlAsSb/GaSb双异质结构。

2～4微米波段另一种可供选择的激光材料是生长在InAs衬底上的InAs_1-x-yP_xSb_y异质结材料。但利用这种材料制成的激光器热特性较差，难以实现室温工作，使用很少。此外还有锑化铟（InSb）、铟镓砷（InGaAs）等材料，虽已作出激光器，但由于器件性能不好，也很少使用。

带宽温度系数非常大，特别适合制造半导体可调谐激光器。这类激光器已广泛用于大气污染监测、高分辨率激光光谱学等方面。铅盐晶体属于立方岩盐结构，由二元硒化铅（PbSe）、硫化铅（PbS）、碲化铅（PbTe）、硫化锗（GeS）、碲化锗（GeTe）、硒化锡（SnSe）、碲化锡（SnTe）及三元、四元合金组成铅盐晶体系列。常用激光材料有Pb_1-xCd_xS（2.5～4微米），PbS_1-xSe_x（4～8微米），Pb_1-xSn_xSe和Pb_1-xSn_x（8～30微米）。此外，还有Pb_1-xGe_xS，Pb_1-xGe_xTe，PbTe_1-xSe_x等。为了提高激光器的工作性能，又发展出一些四元铅盐及掺稀土材料和异质结材料。如常用在2～5微米中红外波段Pb_1-xCd_xS_1-ySe_y，Pb_1-xMn_xS_1-ySe_y，Pb_1-xYb_xSn_yTe_1-yPb_1-xEu_xSe_yTe_1-y，以及Pb_1-xSn_xTe/PbTe_1-ySe_y，SbS_1-xSe_x/PbS，Pb_1-xSn_xSe/Pb_1-x-yEu_ySn_xSe等异质结材料。

铅盐晶体是一种缺陷半导体，其载流子浓度及导电类型由化学计量偏差控制。制作激光器用的材料，载流子浓度一般控制在10¹⁸/厘米³左右。对高于10¹⁹/厘米³的材料，通常采用长时间退火方法来降低。并且此法也可改变材料的导电型号。

铅盐晶体的生长，最早采用布里奇曼法（Bridgman）和丘克拉斯基法（Czochraski）方法，但这些方法获得的单晶其位错密度很高，不适合制作激光器。所以又发展一种HUVG（Horizontal Unseeded Vapor Growth）方法。这种方法生长的单晶呈块状，自由分布在生长管内，位错密度可低到10²/厘米²，且有天然的（100）生长晶面，特别适用于制作激光器。对于双异质结材料，可采用热壁外延（HWE）、LPE、MBE及真空蒸发生长、组分内扩散方法（CID）。