Osadzanie warstwy atomowej to proces chemiczny stosowany w produkcji mikroprocesorów, folii optycznych i innych cienkich folii syntetycznych i organicznych do czujników, urządzeń medycznych i zaawansowanej elektroniki, w którym warstwa materiału o grubości zaledwie kilku atomów jest precyzyjnie osadzana na podłożu . Istnieje kilka podejść i metod osadzania warstw atomowych, które stały się istotną cechą badań nanotechnologicznych i badań materiałoznawczych w zastosowaniach elektrotechnicznych, energetycznych i medycznych. Proces ten często obejmuje epitaksję warstw atomowych lub epitaksję warstw molekularnych, gdzie bardzo cienka warstwa substancji krystalicznej w postaci metalu lub półprzewodnikowego związku krzemu jest przyczepiana do powierzchni grubszej warstwy podobnego materiału.
Osadzanie cienkowarstwowe to obszar badań i produkcji produktów, który wymaga wiedzy fachowej z kilku dyscyplin naukowych ze względu na drobną warstwę kontroli, którą należy sprawować, aby wytwarzać przydatne urządzenia i materiały. Często obejmuje badania i rozwój w dziedzinie fizyki, chemii i różnych rodzajów inżynierii, od inżynierii mechanicznej po chemiczną. Badania w dziedzinie chemii określają, w jaki sposób zachodzą procesy chemiczne na poziomie atomowym i molekularnym oraz jakie są czynniki samoograniczające dla wzrostu kryształów i tlenków metali, tak aby osadzanie warstwy atomowej mogło konsekwentnie wytwarzać warstwy o jednolitych właściwościach. Komory reakcji chemicznej do osadzania warstw atomowych mogą wytwarzać szybkości osadzania 1.1 angstremów lub 0.11 nanometrów materiału na cykl reakcji, kontrolując ilość różnych reagentów chemicznych i temperaturę komory. Powszechnie stosowane chemikalia w takich procesach obejmują dwutlenek krzemu, SiO2; tlenek magnezu, MgO; i azotek tantalu, TaN.
Podobną formę techniki osadzania cienkich warstw stosuje się do hodowli folii organicznych, która zwykle zaczyna się od fragmentów cząsteczek organicznych, takich jak różnego rodzaju polimery. Materiały hybrydowe można również wytwarzać przy użyciu organicznych i nieorganicznych substancji chemicznych do stosowania w produktach takich jak stenty, które można umieszczać w ludzkich naczyniach krwionośnych i powlekać lekami uwalniającymi czas w celu zwalczania chorób serca. Naukowcy z Alberty z Narodowego Instytutu Nanotechnologii w Kanadzie stworzyli podobną cienką warstwę z tradycyjnym stentem ze stali nierdzewnej do podtrzymywania otwartych zapadniętych tętnic od 2011 roku. Stent ze stali nierdzewnej jest pokryty cienką warstwą krzemionki szklanej, która jest używana jako podłoże, z którym wiąże się węglowodanowy materiał cukrowy, o grubości około 60 warstw atomowych. Węglowodan oddziałuje następnie w pozytywny sposób z układem odpornościowym, zapobiegając rozwojowi reakcji odrzucenia przez organizm na obecność stalowego stentu w tętnicy.
Do osadzania warstw atomowych wykorzystywane są setki związków chemicznych, które służą wielu celom. Jednym z najszerzej badanych od 2011 r. jest opracowanie materiałów dielektrycznych o wysokiej wartości k w przemyśle układów scalonych. Ponieważ tranzystory stają się coraz mniejsze, poniżej 10 nanometrów, proces znany jako tunelowanie kwantowe, w którym ładunki elektryczne przenikają przez bariery izolacyjne, sprawia, że tradycyjne stosowanie dwutlenku krzemu w tranzystorach jest niepraktyczne. Warstwy materiału dielektrycznego o wysokim k testowane w procesie osadzania warstwy atomowej jako zamienniki obejmują dwutlenek cyrkonu, ZnO2; ditlenek hafnu, HfO2; oraz tlenek glinu, Al2O3, ponieważ materiały te wykazują znacznie lepszą odporność na tunelowanie.