一般等離子體滲氮工藝要求氣壓在3~10mbar，這就保證了等離子體與基底之間的接觸很充分。對于形狀復雜的基底，如表面有效小溝槽或螺紋等，在復雜形狀附近的等離子體參數分布會有所差別，這將會導致其周圍電場的變化，進而改變這個區域的離子濃度和離子轟擊的能量。如果采用常規等離子體滲氮，則鞘層內的離子碰撞會更加頻繁，就會導致離子的能量降低，因此也就難以激活氧化物較多的金屬表面，如不銹鋼等。這種復雜形狀基底情況還會導致區域溫度過熱，滲氮特性也會與其他基底不同。而對用常規等離子體滲氮工藝所產生的這種異常輝光放電，放電參數互相關聯耦合，因此不可能單獨改變其中某一個放電參數來控制滲氮過程。

為了克服上訴的缺點，研究人員開發了低壓等離子體，當氣壓低于10PA時，就不會產生異常輝光放電了。通過射頻激發微波，或從熱絲上釋放出的高能電子沖擊電離等方式都可以產生等離子體，這些低壓等離子體充滿整個處理空間，其中包含了大量的活性原子，如此會提高滲氮效率。在射頻等離子體滲氮中，等離子體的產生和基底偏壓是分開控制的，因此可以分別控制離子能量和基底表面的通量。由于工作氣壓比較低，消耗的氣量也相應降低。

在原子團滲氮工藝中，低能量的直流輝光放電可以產生NH原子團，可以利用這些高活性的原子團來滲氮，整個工藝需要一個外加電源來加熱工件，這與氣體滲氮過程相仿。這種工業不僅可以精確地控制表面拓撲，而且還可以選擇是否形成化合物層，也可以在表面結構特性不改變的前提下，控制化合物層的厚度和擴散層的深度。若金屬表面有窄縫和孔，用這種工藝也可以很容易地實現滲氮。

傳統等離子體滲氮工藝采用的是直流或脈沖異常輝光放電。這種工藝在低合金鋼和工具鋼的滲氮處理表現尚可，但對不銹鋼，特別是有奧氏體結構的鋼來說，就表現欠佳。高溫滲氮工藝過程中會析出CrN，所以金屬表面很硬而且耐磨，但缺點是易被腐蝕。低溫和低壓放電技術已成功地解決了這個問題，用這種工藝生產出的改性層包含一個稱為擴展奧氏體的富氮層。