Poluvodiči i računalni sklopovi često se proizvode korištenjem kristalnih materijala. Postupak koji se naziva epitaksija može se koristiti za nanošenje mikroskopskog sloja kristalnog materijala na supstrat koji je također izrađen od kristala. Proces taloženja naziva se epitaksijalni rast, jer kristali obično rastu na mjestu nakon što se postave na podlogu. Silicij se često koristi za poluvodiče, u procesu koji se naziva homoepitaksija, što znači da su taloženi i ciljni materijali isti. Epitaksijalni sloj se najčešće proizvodi postupkom proizvodnje koji se naziva kemijsko taloženje pare.
Silicij je obično električno vodljiv i obično je materijal odabran za računalne čipove. Proizvođači ga često modificiraju u procesu koji se zove doping kako bi promijenili električna svojstva. Da bi se to postiglo, čistom siliciju se mogu dodati dodatni materijali. Epitaksijalni sloj se može lagano dopirati i postaviti na podlogu koja je jače dopirana. Gotovi uređaj često može raditi pri većim brzinama pod istom strujom kao i sporiji čip.
Epitaksijalni silicij se također može koristiti za upravljanje procesom dopinga i podešavanje koncentracija materijala. Rast jednog sloja iznad drugog općenito stvara uređaj s dvije električno različite komponente. U nekim slučajevima, jedan sloj može biti bez kisika ili može biti dizajniran da bude potpuno filtriran od molekula ugljika.
Često se za taloženje ovih slojeva koristi epitaksijalni reaktor. Plinovi se obično ubrizgavaju u reaktorsku komoru koja se zagrijava. Ovi plinovi obično reagiraju sa silicijevim karbidom. Tada se formira epitaksijalni sloj, dok se brzina rasta može kontrolirati pomoću plina nosača. Susceptor se također može postaviti u kvarcnu reakcijsku komoru kako bi fizički podržao silikonske pločice i ravnomjerno rasporedio toplinu unutar sustava za obradu.
Uređaji koji često sadrže kristalni sloj uključuju solarne ćelije, kao i pretvarače izmjenične struje (AC) u istosmjernu (DC). Proces se često koristi u elektronici, ali je također integriran u biološke, znanstvene, inženjerske i kemijske aplikacije. Drugi materijal s kojim se koncept može koristiti je epitaksijalni grafen. Sloj atoma ugljika obično je raspoređen u dvodimenzionalni oblik saća, sličan grafitu, preko velikih ploča koje su električno vodljive.
Epitaksijalni grafen je razvijen na temelju obrade ugljikovih nanocijevi početkom 21. stoljeća. Istraživači ga često smatraju budućom zamjenom za silikon u mikroelektroničkim uređajima i minijaturiziranim sklopovima. Postupci uzgoja ove tvari obično su slični onima za proizvodnju silikonskih komponenti.