Taloženje atomskim slojem je kemijski proces koji se koristi u proizvodnji mikroprocesora, optičkih filmova i drugih sintetičkih i organskih tankih filmova za senzore, medicinske uređaje i naprednu elektroniku gdje se sloj materijala debljine samo nekoliko atoma precizno nanosi na podlogu. . Postoji nekoliko pristupa i metoda za taloženje atomskih slojeva, a postalo je bitno obilježje istraživanja nanotehnologije i istraživanja u znanosti o materijalima u elektrotehnici, energetici i medicinskim primjenama. Proces često uključuje epitaksiju atomskog sloja ili epitaksiju molekularnog sloja, gdje je vrlo tanak sloj kristalne tvari u obliku metalnog ili poluvodičkog silicijevog spoja pričvršćen na površinu debljeg sloja sličnog materijala.
Tankofilno taloženje je područje istraživanja i proizvodnje proizvoda koje zahtijeva stručnost nekoliko znanstvenih disciplina zbog finog sloja kontrole koji se mora provoditi za proizvodnju korisnih uređaja i materijala. Često uključuje istraživanje i razvoj u fizici, kemiji i raznim vrstama inženjerstva od strojarstva do kemijskog inženjerstva. Istraživanja u kemiji određuju kako se kemijski procesi odvijaju na atomskoj i molekularnoj razini i koji su samoograničavajući čimbenici za rast kristala i metalnih oksida, tako da taloženje atomskog sloja može dosljedno proizvesti slojeve s ujednačenim karakteristikama. Kemijske reakcijske komore za taloženje atomskog sloja mogu proizvesti stope taloženja od 1.1 angstroma, ili 0.11 nanometara materijala po reakcijskom ciklusu, kontroliranjem količine različitih reaktantnih kemikalija i temperature komore. Uobičajene kemikalije koje se koriste u takvim procesima uključuju silicij dioksid, SiO2; magnezijev oksid, MgO; i tantal nitrida, TaN.
Sličan oblik tehnike taloženja tankog filma koristi se za uzgoj organskih filmova, koji obično počinje s fragmentima organskih molekula kao što su razne vrste polimera. Hibridni materijali se također mogu proizvesti korištenjem organskih i anorganskih kemikalija za upotrebu u proizvodima kao što su stentovi koji se mogu staviti u ljudske krvne žile i obložiti lijekovima koji se oslobađaju s vremenom za borbu protiv srčanih bolesti. Istraživači iz Alberte s Nacionalnog instituta za nanotehnologiju u Kanadi od 2011. godine stvorili su sličan sloj tankog filma s tradicionalnim stentom od nehrđajućeg čelika za podupiranje otvorenih kolabiranih arterija. Stent od nehrđajućeg čelika prevučen je tankim slojem staklenog silicijevog dioksida koji se koristi kao supstrat na koji se veže šećerni ugljikohidratni materijal debljine približno 60 atomskih slojeva. Ugljikohidrat tada stupa u interakciju s imunološkim sustavom na pozitivan način kako bi spriječio tijelo da razvije odgovor odbacivanja na prisutnost čeličnog stenta u arteriji.
Postoje stotine kemijskih spojeva koji se koriste u taloženju atomskog sloja i služe u brojne svrhe. Jedan od najšire istraživanih od 2011. je razvoj visokok dielektričnih materijala u industriji integriranih krugova. Kako tranzistori postaju sve manji i manji, ispod veličine od 10 nanometara, proces poznat kao kvantno tuneliranje gdje električni naboji propuštaju kroz izolacijske barijere čini tradicionalnu upotrebu silicijevog dioksida za tranzistore nepraktičnom. Filmovi visokok dielektričnog materijala koji se ispituju taloženjem atomskog sloja kao zamjene uključuju cirkonijev dioksid, ZnO2; hafnijev dioksid, HfO2; i aluminijev oksid, Al2O3, jer ovi materijali pokazuju mnogo bolju otpornost na tuneliranje.