分子束外延法是一种用于制造半导体材料层的先进生长技术。该技术最早应用于注入式激光器的制造中，并且与传统的液相外延法进行了性能比较。分子束外延法（MBE，Molecular Beam Epitaxy）相比液相外延法而言，能够生长出质量更高的激光材料层，特别是在制造激光器双异质结方面具有显著优势。激光双异质结是构成半导体激光器的关键结构，能够有效限制载流子并提高激光器的性能。
MBE的关键优势包括在生长层表面形成高质量、光滑的表面，并且能有效地控制材料的掺杂水平和生长速度，这对于制造高质量的半导体激光器至关重要。MBE法能够在较低的温度下生长，显著降低由基底向生长层以及生长层本身的热扩散，从而可以得到超薄层，这对于生产超高频半导体器件、激光器等具有复杂结构的器件是必要的。
MBE生长室设计的核心是保持超高真空条件，这通常要求极限真空度达到10^-10毫米汞柱。生长室通常由非磁性不锈钢制成，配备有高效的抽真空系统和必要的控制检验装备，如俄歇-电子分光计、质谱仪、离子枪、电子衍射计等，这些设备能够研究和控制生长过程中的剩余气体、分子束、基底和外延层。
分子束外延系统通常由分子束源、基底支架和用于生长室的超高真空设备组成。分子束源可以通过特殊的泻流槽实现，常见的有封闭式（平衡式）和开放式（非平衡式）两种类型。为了提高分子束源的准直度以及提升其所在的槽区的真空度，常常会使用液氮冷却屏进行冷却。此外，蒸发装置组件可能还包括差动式泵浦系统，以实现分子束的精确控制。
在生长过程中，基底的温度非常关键，一般情况下对GaAs的生长温度控制在540-600摄氏度，这有利于降低生长层中的缺陷和杂质浓度。基底的固定方式对MBE系统的性能也有影响，通常有使用夹具固定或者用锢焊料固定的方式，每种方法各有优劣。例如，用夹具固定的基底在高温下会产生应力，可能会对生长质量产生不良影响。
分子束外延法的实验技术经过了不断的发展，现在已经知道几种不同的分子束外延系统的构造方案。这些方案都要求实现超高真空系统，以保持原子一纯净的表面，同时将由剩余气氛引起的污染降至最低。实验中对分子束的精确控制，包括生长速度和掺杂水平的动态调节，也是保证高质量外延层生长的关键因素。
分子束外延法由于其制备高质量半导体激光器的能力，以及在集成光学领域带来的潜力，已经成为该领域内一项重要的技术手段。未来，随着技术的进一步发展和优化，MBE有望在半导体激光器的制造中扮演更加关键的角色。
