Heterostruktur bezeichnet den Verbund unterschiedlicher Materialien oder Phasen mit definierten Grenzflächen auf Mikro- bis Nanoskala. Beispiele sind Halbleiter-Heteroübergänge, Mehrschichtsysteme, metallische Laminate oder gradientenwerkstoffe. Durch gezieltes Design der Phasenabfolge, Gitterfehlanpassung und elektronischer Bandstrukturen lassen sich mechanische, elektronische, optische oder chemische Eigenschaften einstellen, die in homogenen Werkstoffen nicht erreichbar sind.