III-V族外延晶圆是指在单晶衬底上通过外延生长技术（如分子束外延MBE或金属有机化学气相沉积MOCVD）制备的由III族（如Ga、In、Al）和V族（如As、P、Sb）元素组成的化合物半导体薄膜材料。典型材料体系包括GaAs、InP、GaN、InGaAs、AlGaAs、InGaP、InAsSb等，广泛应用于高速电子器件、光电子器件（如激光器、LED、探测器）及高频通信芯片等领域。
与传统的硅基材料相比，III-V族半导体具有直接带隙、高电子迁移率、高饱和电子速度和可调带隙等优势，使其在光发射/探测效率和高频性能方面显著优于硅。例如，InP基外延片是1.3/1.55μm通信波段激光器和探测器的核心材料；GaAs基外延片广泛用于红光/近红外LED、高电子迁移率晶体管（HEMT）和太阳能电池；而GaN基外延片则主导蓝光LED、激光器及5G射频功率器件市场。
III-V族外延晶圆的制备对晶体质量要求j高，需严格控制层厚、组分均匀性、掺杂浓度及界面陡峭度。常用衬底包括GaAs、InP、GaN、SiC甚至硅（Si），其中异质衬底（如在Si上生长GaAs或GaN）虽可降低成本并实现与CMOS工艺兼容，但面临晶格失配和热膨胀系数差异带来的缺陷挑战。为此，常采用缓冲层、应变补偿超晶格等技术提升外延层质量。
目前，主流外延晶圆直径为2–6英寸，正逐步向8英寸推进以提升量产经济性。其应用涵盖数据中心光模块、5G基站、激光雷达、红外成像、卫星通信及量子器件等前沿领域。随着先进封装与异质集成技术的发展，III-V族外延晶圆作为高性能光电子与微波器件的“基石”，在后摩尔时代继续发挥不可替代的作用。
