分子束外延(molecular beam epitaxy，MBE)一种半导体薄膜材料制备工艺。在超高真空下，从束源喷射炉中蒸发出来的不同组元的原子束或分子束喷射到加热的、清洁的且具一定晶向的单晶衬底表面上，与表面相互作用，外延生长单晶薄膜。分子束外延是在1958年首先采用三温度分立真空蒸发制备化学计量比的Ⅲ一V族多晶薄膜，并于1968年改进了三温度法真空蒸发获得GaAs单晶薄膜的基础上发展起来的生长薄层、超薄层单晶的新技术。美国贝尔实验室在1968年用束流强度法研究了镓和砷在GaAs表面的反应动力学，为此方法奠定了理论基础。这种生长单晶薄膜的新技术，在1970年被称为分子束外延(MBE)。由于美国贝尔实验室的卓越工作，分子束外延在70年代获得迅速发展。目前，用分子束外延生长的片子，其组分、厚度、掺杂浓度的均匀性已可控制在±1％。外延层厚度已达原子层量级可控。

分子束外延生长过程是动力学控制，均匀性好，界面陡且薄膜层厚可控，通过能带裁剪组合，诞生了人工合成超晶格量子阱材料、量子线材料和量子点材料，开拓了凝聚态低维物理(二维、一维、零维)研究领域，导致了超高速、超高频、量子阱光电器件的问世。用MBE生长的n—AlGaAs／GaAs调制掺杂的二维电子气迁移率已达10⁷cm²／(V•s)。AIGaAs／GaAs高电子迁移率晶体管(HEMT)、场效应晶体管(MESF、ET)、光盘用的激光器件已商品化进入市场。基于量子阱子能带间光跃迁效应的量子阱超晶格红外探测器材料已被认为是未来红外探测器的最佳材料。AlGaAs／GaAs、(7,eSi／si、InAsSb／InSb量子阱红外探测器已问世。MBE生长的Ⅲ一Ⅵ族蓝光发射器件(LED，LD)也已问世。MBE技术不仅广泛用于生长半导体薄层、超薄层材料，包括Ⅲ一V族、Ⅱ一Ⅵ族、Ⅳ族、Ⅳ一Ⅳ族、Ⅳ一Ⅵ族以及Ⅲ一v／Ⅳ族，而且被应用于生长绝缘层材料、超导材料。

80年代以来，分子束外延根据所采用的Ⅲ族和V族束源材料形态的不同又发展了气态源分子束外延(GSMBE)、金属有机物分子束外延(MOM：BE)、化学束外延(CBE)。

中国于1974年开始了分子束外延的研究，于1983年研制的设备投入正常运行，现已有I型、Ⅱ型、Ⅲ型和Ⅳ型国产分子束外延设备以及CBE设备。中国MBE生长的材料包括了Ⅲ一Ⅳ，Ⅱ一Ⅵ，Ⅳ一Ⅳ，Ⅳ一Ⅵ，Ⅲ一V／Ⅳ族薄层、超薄层材料，并研制出HEMT、HBT、MESF、ET、QWLD、PIN探测器等。