본 발명은 레이어 제어 기반 합성 장치 및 방법을 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 레이어 제어 기반 합성 장치는 제1 물질의 모노레이어(monolayer)가 합성되는 제1 히팅존; 및 상기 제1 히팅존과 구분되고, 활성화된(activated) 제2 물질의 소스 가스를 상기 제1 히팅존으로 공급하는 제2 히팅존을 포함하고, 상기 활성화된 제2 물질의 소스 가스는 상기 제1 물질의 모노레이어 상에 핵형성(nucleation)되어 합성 구조체가 형성되는 것을 특징으로 한다.