當被沉積物質與襯底之間浸潤性很好時，被沉積物質的原子更傾向于與襯底原子相鍵合。因此，薄膜從成核階段開始即采取二維擴展模式即層狀生長模式(又稱Frank -van der Merwe)。這種生長方式的特點是，蒸發原子首先在基片表面以單原子層的形式
均勻地覆蓋一層，然后再在三維方向生長第二層、第三層……。層狀生長方式多數發生在基片原子與蒸發原子間的結合能接近于蒸發原子間結合能的情況下。如在Au單晶基片上生長Pd，在Pds單晶基片上生長PbSe，在Fe單晶基片上生長Cu薄膜等，最典型的例子則是同質外延生長及分子束外延。
層狀生長的大致過程為:入射到基片表面上的原子，經過表面擴散并與其他原子碰撞后形成二維的核，二維核捕捉周圍的吸附原子便生長為二維小島，這類材料在表面上形成的小島濃度大體是飽和濃度，即小島間的距離大體上等于吸附原子的平均擴散距離。在小島成長過程中，小島的半徑小于平均擴散距離，因此，到達島上的吸附原子在島上擴散以后，都被小島邊緣所捕獲。在小島表面上吸附原子濃度低，不容易在三維方向上生長。也就是說，只有在第n層的小島已長到足夠大，甚至小島已互相結合，第n層已接近完全形成時，第n+1層的二維晶核或二維小島才有可能形成，因此薄膜是以層狀形式生長的。層狀生長時，靠近基片的薄膜其晶體結構通常類似于基片的結構，只是到一定的厚度時才能逐漸由刃位錯過渡到該材料固有的晶體結構。