超晶格薄膜（superlattice film）

想像一個有嚴格食譜的層蛋糕：海綿、奶油、海綿、奶油，一再重複，每一層只有幾個原子厚，而且每一層都與堆疊中它的攣生層一樣厚。超晶格薄膜在晶體中正是這樣——兩種（或更多）不同材料被長成交替的超薄層，以規則重複的堆疊方式長在基板上。結果是一個新的、更大的週期性：在每種材料自身的原子間距之上，這個堆疊還以一個更長的週期重複，這個週期等於一個雙層（一層 A 加一層 B）。

由於晶體中現在內建了第二個、長得多的重複距離，超晶格會在繞射中現形。一片重複週期為（比方說）5 奈米的薄膜，會在普通布拉格峰周圍產生一叢額外的衛星峰，彼此間距為 1 除以週期——堆疊週期越長，衛星峰間距越密。這是層狀結構直接而定量的指紋，也是量測週期與界面銳利度的方法。超晶格薄膜是用分子束磊晶或原子層方法長成的，這些方法能以近乎原子級的精度關掉一種材料、打開另一種。

這樣堆疊材料的用意，是工程出一種結構、並經由它工程出一種行為，這是任一材料單獨都沒有的：交替的半導體造出一列耦合量子井，其電子迷你能帶由層厚決定；交替一層磁性與一層非磁性金屬，給出硬碟讀取頭裡的巨磁阻堆疊；讓薄層彼此應變則建成應變層超晶格。每一種情形裡，設計者的掌控都是結構性的——層的順序與厚度——這正是它穩穩屬於奈米尺度結構的原因。