液相外延是将生长外延层的原料在溶剂中溶解成饱和溶液，当溶液与衬底温度相同时，将溶液覆盖在衬底上并缓慢降温，使溶质按基底晶向析出单晶的方法。是一种从过饱和溶液中生长与溶质成分相同的基质半导体薄膜材料的技术。主要应用于Ⅲ-Ⅴ族、Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体薄膜材料和器件的研究及其生产。液相外延与从过饱和的食盐水溶液中析出氯化钠晶体的原理类似，所不同的是在液相外延时，过饱和溶液中插入一片半导体单晶衬底，析出结晶过程在该单晶衬底表面上进行，生长出来的外延层是与衬底表面取向相同的单晶层。

以砷化镓（GaAs）材料的液相外延为例。先在较高的温度下（如750℃）让一定量的GaAs多晶材料溶解进镓（Ga）母液中，形成Ga和GaAs饱和溶液，再使Ga和GaAs饱和溶液缓慢降温，溶液处于过饱和状态。溶液温度降至某一特定值时（如720℃）插入具有特定表面取向的GaAs单晶衬底，液相外延层开始在GaAs单晶衬底表面生长。溶液温度降至另一个特定值时（假定700℃）拉出衬底，液相外延过程结束。

液相外延是一种准热平衡生长过程，生长出的外延层的晶体完整性好。液相外延的技术和设备比较简单，成本低廉，毒性小，容易实现。在Ⅲ-Ⅴ族化合物光电子材料和太阳能电池领域研究的早期发挥了重要作用。主要缺点是难以实现多层复杂结构的生长，对外延层的厚度也难以实现精确地控制。