按激光颜色可分红光半导体激光材料、蓝绿光半导体激光材料。可见光半导体激光材料的禁带宽度比红外半导体激光材料的宽。波长愈短，禁带愈宽。

已用于制备0.6～0.7微米波段激光器的材料全部是Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体，故其晶体结构、能带结构一致，禁带宽度、晶格常数、折射率与组分和温度关系遵循相同规律。当使用Ga_1-xAl_xAs/GaAs时，其激活层含有很高的铝组分，氧化造成优质异质结生长困难，并引起器件快速退化，故其实际应用较少。实用化的红光半导体材料是InGaAlP/GaAs。其禁带宽度、晶格常数间的关系如图所示。两个二元化合物的连线形成三元合金晶体，实线代表直接跃迁型半导体，虚线代表间接跃迁型半导体。由图可得到与GaAs衬底晶格匹配条件和激射波长。波长最短可至0.58微米。用此材料制备红光激光二极管时，必须对材料的结构参数和性能进行优化组合，以达到设计要求。InGaAlP/GaAs异质结、量子阱材料的生长最成功的方法是采用金属有机化合物气相外延。

红光半导体材料禁带宽度、晶格常数与组分的关系

要获得蓝绿光波段的激射，激光材料的禁带宽度要大于2.5电子伏。属于这个范围的半导体激光材料大多是由Ⅱ族元素和Ⅵ族元素组成的二元化合物或三元、四元化合物固溶体，如硒化锌（ZnSe）、硫化锌（ZnS）、镉锌硒（CdZnSe）、锌硫硒（ZnSSe）、锌镁硫硒（ZnMgSSe）等。它们类同的晶体结构、晶格常数与GaAs接近，可实现异质材料生长，能带结构也属于直接跃迁型。但这些材料生长时掺杂比较困难，这是制备注入式激光器的主要障碍。因此多数蓝绿光激光器不采用电泵浦，而是用光泵浦或电子束泵浦方式。

除上述材料外，还有少数Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体成为潜在的蓝绿光半导体激光材料。例如氮化镓（GaN）、镓铝氮（GaAlN）和氮化铝（AlN），其发射波长为0.37微米，光泵的激光阈值约为110千瓦/厘米²。蓝绿光半导体激光薄膜采用分子束外延（MBE）和金属有机化合物气相外延（MOVPE）生长量子阱或超晶格结构，以进一步提高材料的性能，使做出的器件达到实用的要求。