薄膜是一層厚度從幾分之一納米（單層）到幾微米的材料。將材料控制合成為薄膜（這一過程被稱為沉積）是許多應用中的一個基本步驟。一個熟悉的例子是家用鏡子，它通常在一片玻璃的背面有一個薄的金屬涂層，以形成一個反射界面。銀化過程曾經被普遍用于生產鏡子，而最近，金屬層是用濺射等技術沉積的。在20世紀，薄膜沉積技術的進步已經在一些領域實現了廣泛的技術突破，如磁性記錄介質、電子半導體設備、集成無源器件、LED、光學涂層（如抗反射涂層）、切削工具的硬涂層，以及用于能源生產（如薄膜太陽能電池）和存儲（薄膜電池）。它也被應用于制藥，通過薄膜藥物輸送。一堆薄膜被稱為多層膜。

除了他們的應用興趣，薄膜在開發和研究具有新的和獨特性能的材料方面發揮著重要作用。例子包括多鐵材料和允許研究量子現象的超晶格。

成核是生長中的一個重要步驟，有助于確定薄膜的最終結構。許多生長方法依賴于成核控制，如原子層外延（原子層沉積）。成核可以通過表征表面的吸附、解吸和表面擴散過程來建模。

吸附是蒸汽原子或分子與基片表面的相互作用。這種相互作用的特點是粘附系數，即進入的物種與表面熱平衡的部分。解吸作用逆轉了吸附作用，以前吸附的分子克服了約束能量而離開基底表面。

兩種類型的吸附，物理吸附和化學吸附，是根據原子相互作用的強度來區分的。物理吸附描述了拉伸或彎曲的分子和表面之間的范德瓦爾斯鍵，其特點是吸附能E p {{displaystyle E_{p}}。.蒸發的分子迅速失去動能，并通過與表面原子的結合減少其自由能。化學吸附描述了分子與基底原子的強電子轉移（離子或共價鍵），其特征是吸附能E c { {displaystyle E_{c}}。.物理吸附和化學吸附的過程可以通過勢能作為距離的函數來體現。物理吸附的平衡距離比化學吸附的距離更遠。從物理吸附到化學吸附狀態的轉變受有效能壘E a {displaystyle E_{a}}的制約。.

晶體表面有特定的結合點，其E a {displaystyle E_{a}}值較大，會優先被蒸汽分子填充以減少整體自由能。這些穩定的位點通常被發現在臺階邊緣、空位和螺釘位錯上。在最穩定的位點被填充后，原子-原子（蒸汽分子）的相互作用變得很重要。

成核動力學可以只考慮吸附和解吸的情況下進行建模。首先考慮沒有相互的原子相互作用，沒有集群或與臺階邊緣的相互作用的情況。

腺體表面密度n { {displaystyle n}的變化率。其中J {displaystyle J}是凈通量，τ a {displaystyle tau _{a}}是解吸前的平均表面壽命，σ {displaystyle sigma }是粘性系數。

吸附也可以通過不同的等溫線進行建模，如Langmuir模型和BET模型。Langmuir模型根據蒸汽原子與基底表面空位的吸附反應，得出平衡常數b {displaystyle b}。BET模型進一步擴展，允許腺體沉積在以前吸附的腺體上，而不需要相鄰的原子堆之間的相互作用。由此得出的表面覆蓋率是以平衡蒸氣壓力和施加的壓力為條件的。

BET模型，其中p e {displaystyle p_{e}}是吸附原子的平衡蒸氣壓，p {displaystyle p}是吸附原子的應用蒸氣壓。