Semiconductoarele și circuitele computerizate sunt adesea fabricate folosind materiale cristaline. Un proces numit epitaxie poate fi folosit pentru a depune un strat microscopic de material cristalin deasupra unui substrat care este, de asemenea, format din cristal. Procesul de depunere se numește creștere epitaxială, deoarece cristalele cresc în mod obișnuit la locul lor odată așezate pe substrat. Siliciul este adesea folosit pentru semiconductori, într-un proces numit homoepitaxie, ceea ce înseamnă că materialele depuse și cele țintă sunt aceleași. Stratul epitaxial este cel mai adesea produs printr-un proces de fabricație numit depunere chimică de vapori.
Siliciul este de obicei conductiv electric și este de obicei materialul ales pentru cipurile computerelor. Producătorii îl modifică adesea într-un proces numit dopaj pentru a modifica proprietățile electrice. Pentru a realiza acest lucru, pot fi adăugate materiale suplimentare la siliciul pur. Un strat epitaxial poate fi ușor dopat și poate fi plasat pe un substrat care este mai puternic dopat. Dispozitivul finit este adesea capabil să ruleze la viteze mai mari sub același curent ca un cip mai lent.
Siliciul epitaxial poate fi folosit și pentru a gestiona procesul de dopaj și pentru a ajusta concentrațiile de material. Creșterea unui strat peste altul creează, în general, un dispozitiv cu două componente electrice diferite. În unele cazuri, un strat poate fi fără oxigen sau poate fi proiectat să fie complet filtrat de molecule de carbon.
Adesea, un reactor epitaxial este folosit pentru a depune aceste straturi. Gazele sunt de obicei injectate în camera reactorului, care este încălzită. Aceste gaze reacţionează de obicei cu carbura de siliciu. Se formează apoi un strat epitaxial, în timp ce rata de creștere poate fi controlată folosind un gaz purtător. Un susceptor poate fi, de asemenea, plasat într-o cameră de reacție de cuarț pentru a susține fizic plachetele de siliciu și pentru a distribui uniform căldura în sistemul de procesare.
Dispozitivele care încorporează adesea un strat de cristal includ celule solare, precum și convertoare de curent alternativ (AC) la curent continuu (DC). Procesul este adesea folosit în electronică, dar a fost integrat și în aplicații biologice, științifice, de inginerie și chimie. Un alt material cu care poate fi folosit conceptul este grafenul epitaxial. Un strat de atomi de carbon este de obicei aranjat într-o formă de fagure bidimensional, similar cu grafitul, peste foi mari care sunt conductoare electric.
Grafenul epitaxial a fost dezvoltat pe baza procesării nanotuburilor de carbon la începutul secolului al XXI-lea. Cercetătorii îl consideră adesea un viitor înlocuitor al siliconului în dispozitivele microelectronice și circuitele miniaturizate. Procesele de cultivare a acestei substanțe sunt de obicei similare cu cele pentru fabricarea componentelor din siliciu.