随着集成电路工艺技术的不断提高，晶体管的特征尺寸及刻蚀沟槽不断减小，沟槽及其侧壁的镀膜技术面临严峻的挑战，目前常用的物理气相沉积（PVD）及化学气相沉积（CVD）工艺已经无法满足极小尺寸下良好的台阶覆盖要求，因此能够控制纳米级别厚度的高质量超薄膜层制备的ALD技术成为未来发展的趋势。ALD技术可以大面积沉积均匀无孔的超薄膜，在亚纳米尺度上精确控制膜厚，并且在高深宽比、形状复杂的结构中具有优异的保形性。

ALD技术是一种从底部向上的制备薄膜涂层方法。该技术是依靠连续的、自限和表面控制的气相化学反应而进行的。期间连续的原子层会以周期方式沉积在表面上，直到达到所需的膜厚度。特殊设计的ALD膜具有超薄性、生物相容性和生物活性，可应用在制备外科植入物上从而可以提高植入物与骨骼的粘附，不仅加快了愈合过程，还可以保护患者免受金属离子从植入物泄漏到体内的威胁。

太阳能电池的背钝化技术能够有效提高电池的效率。在目前已有的硅基体高效电池技术中，氧化铝背钝化太阳电池将提升电池效率的工艺移至电池背面，因此其与其他的高效电池技术及新的提高电池效率的制造工艺有非常好的兼容性，可以与其他高效技术同时整合在硅太阳能电池中。根据目前的研究进展，ALD技术制备的薄膜质量高、均匀性好、钝化效果佳，成为背钝化技术发展的主流趋势。另外，在最新的薄膜太阳能电池领域，ALD镀膜技术可以成为部分主要活性薄膜的生产工艺。

3D光学元件镀膜时，面临的挑战是采用简单的方式高均匀性地涂覆沉积镀膜。用于光学镀膜的常用技术包括磁控溅射、蒸发、电子束蒸发（EBE）和离子束溅射（IBS), 所有这些技术均称为视线法。这会导致厚度分布和阴影效果不均匀。ALD 克服了这些限制条件，并证明了其能够有效应对高精度无针孔薄膜的挑战，不仅大规模实现了均匀性，而且在高纵横比结构上实现共形涂覆。目前，ALD 技术已达到极高的可靠性，使其成为批量生产关键光学涂层的绝佳替代品。

目前在新能源乘用车领域，动力电池的主流是三元材料锂电池。 “三元材料”是指镍钴锰酸锂NCM正极材料。镍、钴、锰三种金属元素按照不同的配比不同，形成不同种类的三元材料。通过提高镍含量，可以延长续航里程，但是材料的稳定性也会变差，易燃易爆炸，这是三元锂电池安全隐患的根源。原子层沉积可以通过使用特殊材料在粉末状的锰、钴、镍等正极材料表面均匀镀膜，形成只有几纳米厚度的“核-壳”结构层，使属性活跃的高镍材料“安静”下来，不再容易分解或与其他物质发生反应，从而提高其安全性。

利用ALD能够获得结构清晰的催化剂，通过原子尺度的加工技术，可以实现对催化剂尺度、组成、孔结构和分散情况的精准控制，能够快速实现单因素实验的设计，深入认识界面催化作用本质。现阶段，在催化剂界面调控方面，ALD已经发展出包覆法、超薄修饰法、选择性ALD、模板辅助ALD和模板-牺牲层辅助ALD等多种策略，能够获得具有核壳、倒载金属、氧化物阱限域金属、多孔三明治、氧化物管多重限域、管套管式多界面和空间分离多界面等多种结构。