多量子阱有源区结构可以实现更好的载流子限制，增加量子效率。多量子阱是量子阱的多周期重复，少则两三个周期，多则几十个周期。在蓝光发光二极管中主要采用氮化镓-氮化铟镓-氮化镓（GaN-InGaN-GaN）的量子阱重复结构来实现多量子阱有源区的高效率电光转换。

与单纯的异质结相比，多量子阱有源区具有更好的能量限制，更高的量子效率，对于生长精度的更高要求，更容易实现波长调控。通常采用分子束外延或者金属有机物化学气相沉积等方法生长多量子阱有源区。由于氮化物中存在自发极化和压电极化效应，往往需要很薄的量子阱来克服量子限制斯塔克效应，这种效应对于越宽的量子阱，越容易导致能量空间中导带最低和价带最高的分离，产生类似于间接带隙的复合效率。通过将2～3纳米的InGaN夹在GaN之间，可以实现高效率的发光二极管多量子阱有源区，这是实现半导体照明的一个重要基础条件。