Pokud existuje vážný požadavek průmyslových aplikací na zvýšenou tepelnou a chemickou stabilitu velmi tvrdých vrstev, pak běžné vrstvy na bázi TiAlN či AlTiN nestačí. Proto jsou již několik let připravovány vrstvy na bázi TiAlN i jiné v různých strukturovaných modifikacích, které umožňují zlepšit některé jejich fyzikálně-chemické vlastnosti. Hovoříme pak o multivrstvách, gradientních vrstvách a nanostrukturovaných vrstvách, kam patří i zvláštní skupina nanokompozitních vrstev.
Multivrstvy obecně zvyšují odolnost vrstev proti šíření poruch, a zvyšují tak i výslednou měřenou tvrdost vrstev, užitné vlastnosti v aplikacích a umožňují nanášet vrstvy ve větších tloušťkách než v případě monovrstev.
Gradientní vrstvy, resp. nanogradientní vrstvy, jsou systémy s průběžně proměnným složením vrstvy TiAlN tak, že k povrchu vrstvy se zvyšuje obsah Al, aby zabezpečil vysokou oxidační odolnost při zachování dostatečné tvrdosti vrstvy.
Nanovrstvy představují systém multivrstvy s tloušťkou jednotlivých vrstviček pod hranicí 10 nm. Pokud je rozhraní mezi jednotlivými vrstvičkami s rozdílnými fyzikálními vlastnostmi dostatečně ostré, pak lze najít optimální periodu střídání vrstviček, při které je tvrdost celé vrstvy výrazně zvýšená.
Nanokompozitní vrstvy díky své originální struktuře představují povlaky s velmi vysokou tvrdostí a zároveň velmi vysokou tepelnou stabilitou a odolností vůči oxidaci. Nanokompozitní vrstvy dnes reprezentují novou generaci velmi tvrdých PVD vrstev s typickou charakteristikou jejich struktury.
Typickým představitelem nanokompozitních vrstev na trhu jsou vrstvy nc-(Ti1-xAlx)N/a-Si3N4. Zde představují krystalickou složku krystaly TiAlN a amorfní složku Si3N4. Tvrdosti HV těchto vrstev přesahují hodnotu 40 GPa. S těmito hodnotami tvrdosti se nanokompozity řadí k nejtvrdším PVD vrstvám v komerční nabídce.