量子阱是僅具有離散能量值的勢阱。

用于演示量子阱的經典模型是通過迫使粒子占據平面區域，將最初可以在三個維度上自由移動的粒子限制為二維。 當量子阱厚度變得與載流子（通常是電子和空穴）的德布羅意波長相當時，就會發生量子限制效應，從而導致稱為能量子帶的能級，即載流子只能具有離散的能量值。

基于量子阱系統的理論，已經開發出各種各樣的電子量子阱裝置。 這些器件已在激光器、光電探測器、調制器和開關等領域得到應用。 與傳統設備相比，量子阱設備速度更快，運行更經濟，對技術和電信行業來說具有極其重要的意義。 這些量子阱設備目前正在取代許多電子設備中的許多（如果不是全部的話）傳統電子元件。

量子阱的概念于 1963 年由 Herbert Kroemer 以及 Zhores Alferov 和 R.F. 卡扎里諾夫。

半導體量子阱由 Esaki 和 Tsu 于 1970 年開發，他們還發明了合成超晶格。 他們建議，由具有不同帶隙的交替半導體薄層組成的異質結構應該表現出有趣和有用的特性。 從那時起，許多努力和研究都投入到研究量子阱系統的物理學以及開發量子阱設備上。

量子阱器件的發展很大程度上歸功于晶體生長技術的進步。 這是因為量子阱器件需要高純度且缺陷少的結構。 因此，對這些異質結構的生長有很好的控制，可以開發出具有非常微調特性的半導體器件。

量子丘與半導體物理一直是物理學研究的熱點。 Zhores Alferov 和 Herbert Kroemer 因使用由多個半導體組成的結構開發半導體器件而獲得了 2000 年的諾貝爾獎。

圍繞量子阱器件的理論已導致許多現代組件（例如發光二極管、晶體管）的生產和效率取得顯著進步。 如今，此類設備在現代手機、計算機和許多其他計算設備中無處不在。

量子槽是通過將一種材料（如砷化鎵）夾在兩層帶隙更寬的材料（如砷化鋁）之間而在半導體中形成的。 （其他例子：夾在兩層氮化鎵之間的一層氮化銦鎵。）這些結構可以通過分子束外延或化學氣相沉積來生長，并控制層厚度到單層。

金屬薄膜也可以支持量子阱態，特別是在金屬和半導體表面生長的薄金屬覆蓋層。 真空-金屬界面將電子（或空穴）限制在一側，通常，通過與半導體基板的xxx間隙，或通過與金屬基板的投影帶隙。

生長 QW 材料系統有 3 種主要方法：晶格匹配、應變平衡和應變。

• 晶格匹配系統：在晶格匹配系統中，阱和勢壘具有與底層襯底材料相似的晶格常數。 采用這種方法，帶隙差的錯位最小，吸收光譜的偏移也最小。
• 應變平衡系統：在應變平衡系統中，阱和勢壘的生長使得其中一層晶格常數的增加可以通過下一層與襯底材料相比晶格常數的降低來補償。 層的厚度和組成的選擇會影響帶隙要求和載流子傳輸限制。 這種方法提供了xxx的設計靈活性，提供大量周期性 QW，且應變松弛最小。
• 應變系統：應變系統是在晶格常數不相似的孔和勢壘中生長的。 緊張的系統壓縮了整個結構。 因此，該結構只能容納幾個量子阱。

最簡單的量子阱系統之一可以通過在具有不同帶隙的另一種半導體材料的兩層之間插入薄層一種類型的半導體材料來構建。 舉個例子，帶隙較大的兩層 AlGaAs 圍繞帶隙較小的 GaAs 薄層。 假設材料的變化沿 z 方向發生，因此勢阱沿 z 方向（在 x-y 平面內沒有限制）。