一种自由基增强原子层沉积(REALD)的方法包括使基片交替暴露于第一前体气体(224)和从含氧第二前体气体(226)产生的自由基，如单原子氧自由基(O·)，同时保持自由基和第一前体气体空间或暂时分离。当第一和第二前体气体在一般处理条件下为非反应性时，简化反应器设计(210)和过程控制是可能的，因此，可允许在自由基重组或另外消除后混合。在一些实施方案中，第二前体气体(226)为含氧化合物，如二氧化碳(CO2)或氧化亚氮(N2O)或这些含氧化合物的混合物，且不包含显著量正常氧(O2)。