La deposición de capa atómica es un proceso químico utilizado en la fabricación de microprocesadores, películas ópticas y otras películas delgadas sintéticas y orgánicas para sensores, dispositivos médicos y electrónica avanzada donde una capa de material de solo unos pocos átomos de espesor se deposita con precisión sobre un sustrato. . Existen varios enfoques y métodos para depositar capas atómicas, y se ha convertido en una característica esencial de la investigación en nanotecnología y la investigación en ciencia de materiales en aplicaciones de ingeniería eléctrica, energía y medicina. El proceso a menudo implica epitaxia de capa atómica o epitaxia de capa molecular, donde una capa muy fina de sustancia cristalina en forma de metal o compuesto de silicio semiconductor se une a la superficie de una capa más gruesa de material similar.
La deposición de película delgada es un área de investigación y producción de productos que requiere la experiencia de varias disciplinas científicas debido a la fina capa de control que debe ejercerse para producir dispositivos y materiales útiles. A menudo implica investigación y desarrollo en física, química y varios tipos de ingeniería, desde ingeniería mecánica hasta ingeniería química. La investigación en química determina cómo se llevan a cabo los procesos químicos a nivel atómico y molecular y cuáles son los factores autolimitantes para el crecimiento de cristales y óxidos metálicos, de modo que la deposición de la capa atómica pueda producir capas con características uniformes de manera consistente. Las cámaras de reacción química para la deposición de la capa atómica pueden producir velocidades de deposición de 1.1 angstroms, o 0.11 nanómetros de material por ciclo de reacción, controlando la cantidad de varios reactivos químicos y la temperatura de la cámara. Los productos químicos comunes utilizados en tales procesos incluyen dióxido de silicio, SiO2; óxido de magnesio, MgO; y nitruro de tantalio, TaN.
Se utiliza una forma similar de técnica de deposición de película fina para hacer crecer películas orgánicas, que generalmente comienza con fragmentos de moléculas orgánicas, como varios tipos de polímeros. Los materiales híbridos también se pueden producir utilizando productos químicos orgánicos e inorgánicos para su uso en productos como stents que pueden colocarse en los vasos sanguíneos humanos y recubrirse con medicamentos de liberación prolongada para combatir las enfermedades cardíacas. Investigadores de Alberta en el Instituto Nacional de Nanotecnología en Canadá han creado una capa de película delgada similar con un stent de acero inoxidable tradicional para sostener arterias colapsadas abiertas a partir de 2011. El stent de acero inoxidable está recubierto con una capa delgada de sílice de vidrio que se utiliza como sustrato al cual unir azúcar, material de carbohidratos que tiene aproximadamente 60 capas atómicas de espesor. El carbohidrato luego interactúa con el sistema inmunológico de una manera positiva para evitar que el cuerpo desarrolle una respuesta de rechazo a la presencia del stent de acero en la arteria.
Hay cientos de compuestos químicos que se utilizan en la deposición de la capa atómica y sirven para numerosos propósitos. Uno de los más investigados a partir de 2011 es el desarrollo de materiales dieléctricos de alto k en la industria de circuitos integrados. A medida que los transistores se hacen cada vez más pequeños, por debajo del tamaño de 10 nanómetros, un proceso conocido como túnel cuántico donde las cargas eléctricas se filtran a través de barreras aislantes hace que el uso tradicional de dióxido de silicio para transistores sea poco práctico. Las películas de material dieléctrico de alto k que se están probando en la deposición de la capa atómica como reemplazos incluyen dióxido de circonio, ZnO2; dióxido de hafnio, HfO2; y óxido de aluminio, Al2O3, ya que estos materiales demuestran una resistencia mucho mejor a los túneles.