原子沉積系統是通過(guò)將氣相前驅體脈沖交替地通入反應器并在沉積基體上化學(xué)吸附并反應而形成沉積膜的一種方法(技術(shù))。當前驅體達到沉積基體表面，它們會(huì )在其表面化學(xué)吸附并發(fā)生表面反應。在前驅體脈沖之間需要用惰性氣體對原子層沉積反應器進(jìn)行清洗。由此可知沉積反應前驅體物質(zhì)能否在被沉積材料表面化學(xué)吸附是實(shí)現原子層沉積的關(guān)鍵。氣相物質(zhì)在基體材料的表面吸附特征可以看出，任何氣相物質(zhì)在材料表面都可以進(jìn)行物理吸附，但是要實(shí)現在材料表面的化學(xué)吸附必須具有一定的活化能，因此能否實(shí)現原子層沉積，選擇合適的反應前驅體物質(zhì)是很重要的。
 

　　原子沉積系統的表面反應具有自限制性(self-limiting)，實(shí)際上這種自限制性特征正是原子層沉積技術(shù)的基礎。不斷重復這種自限制反應就形成所需要的薄膜。
 

　　原子層沉積的自限制特征 ：根據沉積前驅體和基體材料的不同，原子層沉積有兩種不同的自限制機制，即化學(xué)吸附自限制(CS)和順次反應自限制(RS)過(guò)程。
 

　　化學(xué)吸附自限制沉積過(guò)程中，一種反應前驅體輸入到基體材料表面并通過(guò)化學(xué)吸附(飽和吸附)保持在表面。當二種前驅體通入反應器，起就會(huì )與已吸附于基體材料表面的前驅體發(fā)生反應。兩個(gè)前驅體之間會(huì )發(fā)生置換反應并產(chǎn)生相應的副產(chǎn)物，直到表面的前驅體*消耗，反應會(huì )自動(dòng)停止并形成需要的原子層。因此這是一種自限制過(guò)程，而且不斷重復這種反應形成薄膜。
 

　　與化學(xué)吸附自限制過(guò)程不同，順次反應自限制原子層沉積過(guò)程是通過(guò)活性前驅體物質(zhì)與活性基體材料表面化學(xué)反應來(lái)驅動(dòng)的。這樣得到的沉積薄膜是由于前驅體與基體材料間的化學(xué)反應形成的。圖a和b分別給出了這兩種自限制反應過(guò)程的示意圖。由圖可知，化學(xué)吸附自限制過(guò)程的是由吸附前驅體1(ML2)與前驅體2(AN2)直接反應生成MA原子層(薄膜構成)，主要反應可以以方程式⑴表示。對于順次反應自限制過(guò)程首先是活化劑(AN)活化基體材料表面；然后注入的前驅體1(ML2)在活化的基體材料表面反應形成吸附中間體(AML)，這可以用反應方程式⑵表示。反應⑵隨著(zhù)活化劑AN的反應消耗而自動(dòng)終止，具有自限制性。當沉積反應前驅體2(AN2)注入反應器后，就會(huì )與上述的吸附中間體反應并生成沉積原子層。