分子束外延（MBE）是一种精密工艺，利用分子束向样品发射不同半导体元素，构建不同材料的薄层。每个元素都通过单独控制的光束传输，可调整元素的选择和相对浓度，从而精确定义薄层的成分和性质。
这项技术于 20 世纪 60 年代末由J.R. Arthur 和 Alfred Y. Cho 在贝尔电话实验室发明。MBE 能够以高精度（<0.01 nm）和高纯度（>99.99999%）制造化合物半导体材料。为了实现这一工艺，需要在极高真空条件下操作（基本压力为
MBE 技术不仅使半导体材料能够层层叠加，如同多层蛋糕般，形成复杂的半导体器件，如晶体管，其性能特征超越了传统光刻工艺的限制。每个气束可以在短至 0.2 秒的时间内通过百叶窗或阀门迅速打开和关闭。MBE 技术具有极高的控制性，可精确调节层厚度、成分和纯度。生长速率足够缓慢，可可靠地生成仅有几个原子厚度的层。沉积时间越长，沉积层越厚。