{"id":15233,"date":"2026-05-19T10:08:06","date_gmt":"2026-05-19T10:08:06","guid":{"rendered":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/portfolio\/mike-van-de-poll\/"},"modified":"2026-05-19T10:08:24","modified_gmt":"2026-05-19T10:08:24","slug":"mike-van-de-poll","status":"publish","type":"us_portfolio","link":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/portfolio\/mike-van-de-poll\/","title":{"rendered":"Mike van de Poll"},"content":{"rendered":"","protected":true},"excerpt":{"rendered":"","protected":true},"author":7,"featured_media":15234,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"us_portfolio_category":[45],"class_list":["post-15233","us_portfolio","type-us_portfolio","status-publish","post-password-required","hentry","us_portfolio_category-new-template"],"acf":{"naam_van_het_proefschift":"Advancing Spatial Atomic Layer Deposition for More Materials and More Demanding Applications","samenvatting":"Atoomlaagdepositie (ALD) is al meer dan twee decennia een veelgebruikte depositietechniek in de halfgeleiderindustrie, waarbij uniforme en conforme dunne lagen met nauwkeurige diktecontrole op atomaire schaal mogelijk worden gemaakt. Om deze voordelen uit te breiden naar industrie\u00ebn die dunne lagen over grote oppervlakken vereisen met hoge doorvoer en lage kosten, zoals zonnecellen, batterijen, beeldschermen en optiek, is een aanzienlijke opschaling van het proces noodzakelijk. Spatie\u00eble ALD is een bijzonder veelbelovende route naar dit doel: het biedt hoge depositiesnelheden, is geschikt voor een grote verscheidenheid aan substraten zoals wafers, folies en poeders, en is compatibel met in-line productie. Ondanks het potentieel blijft de industri\u00eble toepassing van spatie\u00eble ALD grotendeels beperkt tot een klein aantal relatief eenvoudige materiaalsystemen en substraatgeometrie\u00ebn.\n\nOm het gebruik van spatie\u00eble ALD uit te breiden naar meer materialen en veeleisendere toepassingen, werden in dit proefschrift verschillende fundamentele aspecten onderzocht. (1) Het begrijpen van de conformiteit, dat wil zeggen het vermogen om overal op een driedimensionaal gestructureerd oppervlak dezelfde dikte aan te brengen, wat belangrijk is bij het gebruik van veeleisendere substraten zoals poreuze materialen en poeders. (2) Het begrijpen van afwijkingen van het ideale lineaire groeigedrag. (3) Het ontwikkelen van robuuste benaderingen voor de depositie van gedoteerde en multicomponent materialen.\n\nEen hoge conformiteit bereiken met plasma als co-reactant in spatie\u00eble ALD bij korte blootstellingstijden wordt vaak als uitdagend beschouwd. In dit onderzoek werd atmosferische druk plasma-versterkte spatie\u00eble ALD (PE-SALD) echter gebruikt om hoogconforme SiO\u2082- en TiO\u2082-deposities te realiseren bij blootstellingstijden van minder dan \u00e9\u00e9n seconde. De belangrijkste verschillen ten opzichte van temporele PE-ALD bij lage druk liggen in het gewijzigde diffusieregime en de hoge initi\u00eble radicaaldichtheden die door het atmosferische plasma worden gegenereerd. Kwantitatieve analyse toonde verder aan dat de radicaalrecombinatiewaarschijnlijkheid vergelijkbaar is met die bij PE-ALD op lage druk, wat aantoont dat verschillen in conformiteit primair voortkomen uit verschillen in transportverschijnselen in plaats van verschillen in oppervlaktechemie.\n\nNaast conformiteit in termen van dikte werd aangetoond dat conformiteit in termen van materiaaleigenschappen eveneens van belang is. Een gedetailleerde casestudy van PE-SALD TiO\u2082 in greppelstructuren onthulde een complexe wisselwerking tussen groei, kristallisatie, faseafhankelijke groeisnelheden, diktegradi\u00ebnten, temperatuureffecten en de vorming van ozon in het plasma. Deze gekoppelde verschijnselen kunnen het groeigedrag en de laageigenschappen in driedimensionale structuren aanzienlijk be\u00efnvloeden ten opzichte van vlakke substraten, wat de noodzaak van een uitgebreid mechanistisch begrip onderstreept bij het toepassen van spatie\u00eble ALD op complexe geometrie\u00ebn.\n\nOm het materiaalspectrum van spatie\u00eble ALD voor energietoepassingen uit te breiden, werd een nieuw IrOx-proces ontwikkeld voor toepassing als katalysator voor de zuurstofevolutiereactie (OER) ten behoeve van waterstofproductie. Het proces maakt gebruik van (EtCp)Ir(CHD) als Ir-precursor en atmosferisch O\u2082\/N\u2082-plasma als co-reactant, en vertoont verzadigde groei voor beide halfcycli. Depositietemperatuur en blootstellingstijd aan plasma werden ge\u00efdentificeerd als belangrijke parameters die de onzuiverheidsgehaltes en kristalliniteit bepalen. Het gloeien van de IrOx-lagen in O\u2082-gas zet deze om in stoichiometrisch IrO\u2082, waarmee dit proces een haalbare route vormt voor OER-katalysatorlagen.\n\nIn de context van gedoteerde en multicomponent metaaloxidematerialen werd een nieuwe doteringsbenadering ge\u00efntroduceerd die zeer effectief bleek voor de depositie van geleidende Al-gedoteerde ZnO-lagen (AZO) met een hoge doteringseffici\u00ebntie. Deze zogenaamde onderverzadigde supercyclusbenadering werd vergeleken met de conventionele supercyclus- en gelijktijdige doseringsbenadering. De hoogste doteringseffici\u00ebntie werd waargenomen bij onderverzadigde supercycli, gevolgd door gelijktijdige dosering en vervolgens conventionele supercycli. De inzichten in de effecten van de doteringsmethode op groei, kristalstructuur en opto-elektronische eigenschappen zijn essentieel voor de depositie van hoogwaardige multicomponent materialen via spatie\u00eble ALD.\n\nAl met al draagt dit proefschrift bij aan het fundamentele begrip en de praktische mogelijkheden van spatie\u00eble ALD, en vergroot het de toepasbaarheid ervan voor complexere substraten, geavanceerdere materiaalsystemen en veeleisendere toepassingen.","summary":"Atomic layer deposition (ALD) has been a mainstay deposition technique in the semiconductor industry for over two decades, enabling uniform and conformal thin films with atomic-scale thickness control. Extending these advantages to industries that require thin films over large surface areas with high throughput and low cost, such as photovoltaics, batteries, displays, and optics, necessitates substantial process upscaling. Spatial ALD represents a particularly promising route toward this goal, offering high deposition rates, while being suitable for a wide variety of substrates such as wafers, foils, and powders, and compatible with in-line processing. Despite the potential, industrial implementation of spatial ALD remains largely confined to a limited number of relatively simple material systems and substrate geometries.\n\nTo expand the use of spatial ALD for more materials and more demanding applications, this dissertation addressed several fundamental aspects. (1) Understanding the conformality, i.e., the ability to deposit the same thickness everywhere along a 3D-structured surface, which is important when using more demanding substrates, such as porous materials and powders. (2) Understanding deviations from ideal linear growth behavior. (3) Developing robust approaches for the deposition of doped and multi-component materials.\n\nReaching high conformality while using plasma as a co-reactant in spatial ALD with short exposure times is often considered challenging. However, in this work, atmospheric-pressure plasma-enhanced spatial ALD (PE-SALD) was used to achieve highly conformal SiO2 and TiO2 depositions for sub-second exposure times. The key distinctions compared to low-pressure temporal PE-ALD lie in the altered diffusion regime and the high initial radical densities generated by the atmospheric plasma. Quantitative analysis further revealed that that the radical recombination probability is comparable to that observed in low-pressure PE-ALD, demonstrating that differences in conformality primarily originate from transport phenomena rather than surface chemistry.\n\nBeyond thickness conformality, conformality in terms of material properties was shown to be important. A detailed case study of PE-SALD TiO2 in trench structures revealed a complex interplay between growth, crystallization, phase-dependent growth rates, thickness gradients, temperature effects, and background ozone formation in the plasma. The coupled phenomena can significantly alter the growth behavior and film properties in 3D structures compared with planar substrates, underlining the necessity of comprehensive mechanistic understanding when extending spatial ALD to complex geometries.\n\nTo expand the materials scope of spatial ALD for energy applications, a new IrOx process was developed for application as an oxygen evolution reaction (OER) catalyst for hydrogen production. The process consists of (EtCp)Ir(CHD) as the Ir precursor and atmospheric O2\/N2 plasma as the co-reactant, and exhibits saturated growth for both half-cycles. Deposition temperature and plasma exposure time were identified as key parameters governing impurity levels and crystallinity. Annealing the IrOx films in O2 gas transforms them into stoichiometric IrO2, positioning this process as a viable route for OER catalyst layers.\n\nIn the context of doped and multicomponent metal oxide materials, a new doping approach was introduced and shown to be highly effective in depositing conductive Al-doped ZnO (AZO) films with high doping efficiency. This so-called subsaturated supercycle approach was compared with the conventional supercycle and co-dosing approaches. The highest doping efficiency was observed for subsaturated supercycles, followed by co-dosing, and then conventional supercycles. The insights gained into the effects of the doping method on growth, crystal structure, and optoelectronic properties are key to depositing high-quality multicomponent materials by spatial ALD.\n\nOverall, this thesis advances the fundamental understanding and practical capabilities of spatial ALD, extending its applicability to more complex substrates, more advanced material systems and more demanding applications.","auteur":"Mike van de Poll","auteur_slug":"mike-van-de-poll","publicatiedatum":"11 juni 2026","taal":"EN","url_flipbook":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/ebook\/mikevandepoll?iframe=true","url_download_pdf":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/download\/cdda3f96-cd05-4ce1-a231-f9de50035f2b\/optimized","url_epub":"","ordernummer":"19038","isbn":"978-90-386-6708-9","doi_nummer":"","naam_universiteit":"TU Eindhoven","afbeeldingen":15235,"naam_student:":"","binnenwerk":"","universiteit":"TU Eindhoven","cover":"","afwerking":"","cover_afwerking":"","design":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/15233","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/us_portfolio"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/7"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=15233"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/15233\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":15236,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/15233\/revisions\/15236"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/15234"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=15233"}],"wp:term":[{"taxonomy":"us_portfolio_category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio_category?post=15233"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}