Õhukeste kilede sadestamine ja kasv

Peaaegu iga optiline kate, kõvakate, päikesepatarei ja integraalskeem on kihtide virn paksusega mõnest nanomeetrist mõne mikromeetrini ning kõik need valmistatakse ainet pinnale aatomhaaval toimetades. Kaks peret erinevad selle poolest, kuidas aine kohale toimetatakse. Füüsikaline aursadestus muudab tahke lähteaine auruks — kuumutades seda aurustumiseni või lüües sadestuspihustamisel aatomeid sellelt energiliste ioonidega — ja laseb aurul liikuda läbi vaakumi aluseni. Keemiline aursadestus juhib selle asemel reageeriva gaasi üle kuuma aluse, kus see laguneb ja jätab järele tahke aine, kõrvalsaadused aga pumbatakse välja.

Vaakum ei ole ainult saaste eemalhoidmiseks. Füüsikalisel sadestamisel peavad saabuvad aatomid jõudma aluseni teel põrkumata, nii et vaba tee pikkus peab ületama kauguse allikast aluseni; kõrgemal rõhul saabub voog sirge asemel igast suunast, mis muudab nii astmete kaetust kui ka kile tihedust. Keemiline sadestamine on vastupidine juhtum: see just tuginebki gaasifaasilisele transpordile, seega töötab rõhkudel, kus aurustamine hajuks kasutuks, ja katab just seetõttu ka keerulisi kujundeid ühtlaselt.

Kile iseloomu otsustab see, mis juhtub pärast aatomi maandumist. Ta difundeerub mööda pinda, kuni leiab astme, defekti või teise aatomi, millega siduda, ja kasvurežiimi määrab võistlus selle vahel, kui tugevalt ta seondub alusega ja kui tugevalt omasugustega: kihthaaval märgamine, kui võidab alus, üksikud saared, mis alles hiljem kokku sulanduvad, kui võidavad omasugused, ning vahepealsel juhul esmalt kihid ja siis saared. Just seepärast võib ülimalt õhuke metallikile olla optiliselt nähtav, kuid elektriliselt katkendlik. Kui alus on kristalne, võrekonstandid sobivad hästi kokku ja aatomid on piisavalt liikuvad, et leida võrekohad enne mattumist, kasvab kile alusega pidevaks monokristalliks — epitaksia — ja allesjäänud mittevastavus salvestub elastse pingena, kuni see kriitilisel paksusel dislokatsioonideks vabaneb.