具體的制備方法有：
①從熔體中拉制單晶：用與熔體相同材料的小單晶體作為籽晶，當籽晶與熔體接觸并向上提拉時，熔體依靠表面張力也被拉出液面，同時結晶出與籽晶具有相同晶體取向的單晶體。
②區域熔煉法制備單晶：用一籽晶與半導體錠條在頭部熔接，隨著熔區的移動則結晶部分即成單晶。
③從溶液中再結晶。
④從汽相中生長單晶。前兩種方法用來生長體單晶，用提拉法已經能制備直徑為200毫米,長度為1～2米的鍺、硅單晶體。后兩種方法主要用來生長薄層單晶。這種薄層單晶的生長一般稱外延生長，薄層材料就生長在另一單晶材料上。這另一單晶材料稱為襯底，一方面作為薄層材料的附著體，另一方面即為單晶生長所需的籽晶。襯底與外延層可以是同一種材料(同質外延)，也可以是不同材料（異質外延）。
采用從溶液中再結晶原理的外延生長方法稱液相外延；采用從汽相中生長單晶原理的稱汽相外延。液相外延就是將所需的外延層材料(作為溶質，例如GaAs)，溶于某一溶劑（例如液態鎵）成飽和溶液，然后將襯底浸入此溶液，逐漸降低其溫度，溶質從過飽和溶液中不斷析出，在襯底表面結晶出單晶薄層。汽相外延生長可以用包含所需材料為組分的某些化合物氣體或蒸汽通過分解或還原等化學反應淀積于襯底上，也可以用所需材料為源材料，然后通過真空蒸發、濺射等物理過程使源材料變為氣態，再在襯底上凝聚。
分子束外延是一種經過改進的真空蒸發工藝。利用這種方法可以精確控制射向襯底的蒸氣速率，能獲得厚度只有幾個原子厚的超薄單晶，并可得到不同材料不同厚度的互相交疊的多層外延材料。非晶態半導體雖然沒有單晶制備的問題，但制備工藝與上述方法相似，一般常用的方法是從汽相中生長薄膜非晶材料。