本发明公开了一种半金属外延磁隧道结的生长方法，包括：采用MBE技术在GaAs衬底上外延生长Co2FeAl层、MgO层、Co2FeAl层形成半金属磁性隧道结构，且生长过程中Co、Fe、Al均由热蒸发束源炉进行蒸发，通过分别控制三个热蒸发束源炉的蒸发温度来控制三种元素的沉积速率；在生长前对GaAs衬底进行退火，在生长每层Co2FeAl层后对其进行退火，在生长Mg层后向MBE腔体内通入氧气，使其氧化为MgO薄膜，最后生长3nm的Al层进行覆盖。本发明利用MBE技术对束流的精确控制实现合金薄膜组分的调制，利用RHEED和原位热处理使得样品表面平整并形成单晶结构，从而得到高质量的半金属外延磁隧道结。