一种面外各向异性石榴石单晶薄膜及其制备方法，属于电子材料技术领域。所述单晶薄膜的成分为Y3‑(a+b+c)BiaLubCacFe5‑dGedO12，其中0＜a＜0.5，0＜b＜1.0，0＜c＜1.0，0＜d＜1.0，且c＝d。本发明以Y2O3、Lu2O3、Fe2O3、GeO2、CaO、PbO、Bi2O3、MoO3作为原料，采用分层放置原料的方法，在钆镓石榴石基片上得到了厚度最小可达到170nm的面外各向异性石榴石单晶薄膜；且得到的薄膜的生长速率与生长温度呈现非线性关系，呈现面外各向异性，可应用于自旋逻辑器件中。