Η εναπόθεση ατομικού στρώματος είναι μια χημική διαδικασία που χρησιμοποιείται στην κατασκευή μικροεπεξεργαστών, οπτικών μεμβρανών και άλλων συνθετικών και οργανικών λεπτών μεμβρανών για αισθητήρες, ιατρικές συσκευές και προηγμένα ηλεκτρονικά, όπου ένα στρώμα υλικού πάχους μόνο μερικών ατόμων εναποτίθεται με ακρίβεια σε ένα υπόστρωμα . Υπάρχουν πολλές προσεγγίσεις και μέθοδοι για την εναπόθεση ατομικών στρωμάτων και έχει γίνει βασικό χαρακτηριστικό της έρευνας στη νανοτεχνολογία και της έρευνας επιστήμης υλικών στην ηλεκτρική μηχανική, την ενέργεια και τις ιατρικές εφαρμογές. Η διαδικασία συχνά περιλαμβάνει επίταση ατομικής στιβάδας ή επιτάξιο μοριακού στρώματος, όπου ένα πολύ λεπτό στρώμα κρυσταλλικής ουσίας με τη μορφή ένωσης μετάλλου ή ημιαγώγιμου πυριτίου συνδέεται στην επιφάνεια ενός παχύτερου στρώματος παρόμοιου υλικού.
Η εναπόθεση λεπτής μεμβράνης είναι ένας τομέας έρευνας και παραγωγής προϊόντων που απαιτεί την τεχνογνωσία πολλών επιστημονικών κλάδων λόγω του λεπτού στρώματος ελέγχου που πρέπει να ασκείται για την παραγωγή χρήσιμων συσκευών και υλικών. Συχνά περιλαμβάνει έρευνα και ανάπτυξη στη φυσική, τη χημεία και διάφορους τύπους μηχανικής από τη μηχανική έως τη χημική μηχανική. Η έρευνα στη χημεία καθορίζει πώς λαμβάνουν χώρα οι χημικές διεργασίες σε ατομικό και μοριακό επίπεδο και ποιοι είναι οι αυτοπεριοριστικοί παράγοντες για την ανάπτυξη κρυστάλλων και μεταλλικών οξειδίων, έτσι ώστε η εναπόθεση ατομικής στιβάδας να μπορεί να παράγει σταθερά στρώματα με ομοιόμορφα χαρακτηριστικά. Οι θάλαμοι χημικών αντιδράσεων για την απόθεση ατομικής στιβάδας μπορούν να παράγουν ρυθμούς εναπόθεσης 1.1 angstroms, ή 0.11 νανόμετρα υλικού ανά κύκλο αντίδρασης, ελέγχοντας την ποσότητα των διαφόρων χημικών αντιδρώντων και τη θερμοκρασία του θαλάμου. Οι κοινές χημικές ουσίες που χρησιμοποιούνται σε τέτοιες διαδικασίες περιλαμβάνουν το διοξείδιο του πυριτίου, SiO2. οξείδιο μαγνησίου, MgO; και νιτρίδιο τανταλίου, TaN.
Μια παρόμοια μορφή τεχνικής απόθεσης λεπτής μεμβράνης χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη οργανικών μεμβρανών, η οποία συνήθως ξεκινά με θραύσματα οργανικών μορίων όπως διάφοροι τύποι πολυμερών. Υβριδικά υλικά μπορούν επίσης να παραχθούν χρησιμοποιώντας οργανικές και ανόργανες χημικές ουσίες για χρήση σε προϊόντα όπως στεντ που μπορούν να τοποθετηθούν σε ανθρώπινα αιμοφόρα αγγεία και να επικαλυφθούν με φάρμακα χρονικής απελευθέρωσης για την καταπολέμηση των καρδιακών παθήσεων. Ερευνητές από την Αλμπέρτα στο Εθνικό Ινστιτούτο Νανοτεχνολογίας στον Καναδά δημιούργησαν ένα παρόμοιο στρώμα λεπτής μεμβράνης με ένα παραδοσιακό stent από ανοξείδωτο χάλυβα για να στηρίζει ανοικτές κατεστραμμένες αρτηρίες από το 2011. Το stent από ανοξείδωτο χάλυβα είναι επικαλυμμένο με ένα λεπτό στρώμα γυάλινου πυριτίου που χρησιμοποιείται ως υπόστρωμα στο οποίο θα συνδεθεί υδατάνθρακας ζάχαρης με πάχος περίπου 60 ατομικών στρωμάτων. Στη συνέχεια, ο υδατάνθρακας αλληλεπιδρά με το ανοσοποιητικό σύστημα με θετικό τρόπο για να εμποδίσει το σώμα να αναπτύξει μια απόρριψη απόκρισης στην παρουσία του χαλύβδινου στεντ στην αρτηρία.
Υπάρχουν εκατοντάδες χημικές ενώσεις που χρησιμοποιούνται στην εναπόθεση ατομικού στρώματος και εξυπηρετούν πολλούς σκοπούς. Ένα από τα πιο ευρέως ερευνημένα από το 2011 είναι η ανάπτυξη διηλεκτρικών υλικών υψηλής ποιότητας στη βιομηχανία ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Καθώς τα τρανζίστορ γίνονται ολοένα και μικρότερα, κάτω από το μέγεθος των 10 νανομέτρων, μια διαδικασία γνωστή ως κβαντική σήραγγα όπου τα ηλεκτρικά φορτία διαρρέουν στα μονωτικά εμπόδια καθιστά την παραδοσιακή χρήση διοξειδίου του πυριτίου για τρανζίστορ μη πρακτική. Μεμβράνες διηλεκτρικού υλικού υψηλής ποιότητας που δοκιμάζονται σε εναπόθεση ατομικού στρώματος ως αντικαταστάσεις περιλαμβάνουν διοξείδιο του ζιρκονίου, ZnO2. διοξείδιο του αφνίου, HfO2; και το οξείδιο του αλουμινίου, Al2O3, καθώς αυτά τα υλικά παρουσιάζουν πολύ καλύτερη αντίσταση στη διάνοιξη σήραγγας.