分子束外延是制备高质量二维材料常用的方法，但是目前用MBE法制备石墨烯的报道还非常少。Fumihiko Maeda等曾尝试用气态MBE在绝缘衬底上直接生长石墨烯，由于没有金属催化，质量比较差。其实利用MBE系统衬底温度与源温度独立控制的特点，可以为绝缘衬底上石墨烯生长提供原位过渡金属辅助催化，从而提高绝缘衬底上石墨烯的质量。为达到原位催化的效果，可以在通入碳源时，同时打开金属源，使绝缘衬底在过渡金属气氛中生长石墨烯;也可以先在绝缘衬底上生长过渡金属薄层，再打开碳源生长石墨烯。如果生长完毕后绝缘衬底上有少量金属残留，可以通过提高衬底温度将残留金属蒸发掉，也可以采用化学腐蚀的方法将残留金属去除。为实现MBE法石墨烯的制备，专门搭建了一台适于石墨烯生长的MBE设备，可同时装备铜、镍等生长石墨烯常用的金属源以及甲烷、氢气等气态源。目前已经进行了少量的实验，并初步实现了石墨烯MBE法在绝缘衬底上的生长。