Aatomkihtsadestamine on keemiline protsess, mida kasutatakse mikroprotsessorite, optiliste kilede ja muude sünteetiliste ja orgaaniliste õhukeste kilede valmistamisel andurite, meditsiiniseadmete ja kõrgtehnoloogiliste elektroonikaseadmete jaoks, mille käigus sadestatakse substraadile täpselt vaid mõne aatomi paksune materjalikiht. . Aatomikihtide ladestamiseks on mitmeid lähenemisviise ja meetodeid ning sellest on saanud elektrotehnika, energeetika ja meditsiiniliste rakenduste nanotehnoloogia- ja materjaliteaduse uurimise oluline tunnusjoon. Protsess hõlmab sageli aatomkihi epitaksikat või molekulaarkihi epitaksikat, kus sarnase materjali paksema kihi pinnale kinnitatakse väga õhuke kristalse aine kiht metalli või pooljuhtiva räniühendi kujul.
Õhukesekihiline sadestamine on tooteuuringute ja -tootmise valdkond, mis nõuab kasulike seadmete ja materjalide tootmiseks rakendatava peene kontrollikihi tõttu mitme teadusharu asjatundlikkust. See hõlmab sageli teadus- ja arendustegevust füüsikas, keemias ja erinevat tüüpi inseneriteadustes, alates mehaanilisest kuni keemiatehnoloogiani. Keemiaalased uuringud määravad kindlaks, kuidas keemilised protsessid toimuvad aatomi- ja molekulaartasandil ning millised on kristallide ja metallioksiidide kasvu isepiiravad tegurid, et aatomkihtsadestamine saaks järjekindlalt toota ühtsete omadustega kihte. Aatomkihtsadestamise keemilised reaktsioonikambrid võivad toota sadestuskiirusi 1.1 angströmi või 0.11 nanomeetrit materjali reaktsioonitsükli kohta, reguleerides erinevate reaktiivsete kemikaalide kogust ja kambri temperatuuri. Sellistes protsessides kasutatavad tavalised kemikaalid on ränidioksiid, SiO2; magneesiumoksiid, MgO; ja tantaalnitriid, TaN.
Orgaaniliste kilede kasvatamiseks kasutatakse sarnast õhukese kile sadestamise tehnikat, mis tavaliselt algab orgaaniliste molekulide, näiteks erinevat tüüpi polümeeride fragmentidest. Hübriidmaterjale saab toota ka orgaanilisi ja anorgaanilisi kemikaale kasutades sellistes toodetes nagu stendid, mida saab asetada inimese veresoontesse ja katta südamehaiguste vastu võitlemiseks ajaliselt vabastavate ravimitega. Kanada riikliku nanotehnoloogia instituudi Alberta teadlased on alates 2011. aastast loonud sarnase õhukese kilekihi traditsioonilise roostevabast terasest stendiga kokkuvarisenud arterite toetamiseks. Roostevabast terasest stent on kaetud õhukese klaasist ränidioksiidi kihiga, mida kasutatakse substraat, millega siduda ligikaudu 60 aatomikihi paksune süsivesikumaterjal. Seejärel interakteerub süsivesik immuunsüsteemiga positiivsel viisil, et vältida keha äratõukereaktsiooni tekkimist terasstendi olemasolule arteris.
Aatomkihtsadestamises kasutatakse sadu keemilisi ühendeid ja neil on mitmeid eesmärke. Üks enim uuritud 2011. aasta seisuga on kõrge k dielektriliste materjalide väljatöötamine integraallülituste tööstuses. Kuna transistorid muutuvad aina väiksemaks, alla 10 nanomeetri suuruse, muudab kvanttunneldamise nime all tuntud protsess, kus elektrilaengud lekivad läbi isoleerivate barjääride, traditsioonilise ränidioksiidi kasutamise transistoride jaoks ebapraktiliseks. Kõrge k dielektrilisest materjalist kiled, mida katsetatakse aatomkihtsadestamises asendustena, hõlmavad tsirkooniumdioksiidi, ZnO2; hafniumdioksiid, HfO2; ja alumiiniumoksiid Al2O3, kuna need materjalid on tunnelite tekitamise suhtes palju paremad.