本发明公开了一种基于多层量子阱结构的深低温温度传感器及其制备方法，包括：由下至上依次设置的传热层，衬底层，带有下电极的缓冲层，由多个量子阱周期组成的温敏层，带有上电极的接触层；每个所述量子阱周期由多层不同厚度的Al0.15Ga0.85As和GaAs交替组成。本发明提供一种基于GaAs材料体系的多层量子阱结构，在深低温环境下对电子在多层量子阱结构中的输运过程进行精确控制，从而显著提高本装置在各个低温区间的相对灵敏度；同时能够依据不同低温温度区间的高精度温度测量需要，对量子阱的多层结构进行灵活的生长裁剪，实现对不同低温区间的高精度温度测量。