Thermal emitters based on extreme electromagnetic materials

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dc.contributor.advisorLiberal Olleta, Íñigo
dc.contributor.advisorPérez Escudero, José Manuel
dc.contributor.authorNavajas Hernández, David
dc.contributor.departmentIngeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicaciónes_ES
dc.contributor.departmentIngeniaritza Elektriko eta Elektronikoaren eta Komunikazio Ingeniaritzareneu
dc.date.accessioned2025-07-01T12:49:33Z
dc.date.available2025-07-01T12:49:33Z
dc.date.issued2025
dc.date.submitted2025-06-20
dc.description.abstractLa ingeniería de emisores térmicos basada en estructuras o cuerpos más pequeñas que la longitud de onda de la radiación con la que interactúan, permite manipular su emisión térmica. En la primera parte se presenta un diseño experimental, posteriormente comprobado teóricamente, de emisores térmicos de alta impedancia basados en SiC, demostrando su capacidad para mantener la forma espectral de emisión frente a variaciones estructurales. Este diseño aprovecha la dispersión de la permitividad de este material para generar emisores robustos y compactos con emisión direccional en el infrarrojo sin necesidad de procesos complejos como fotolitografía. En la segunda parte se aborda el impacto de la rugosidad superficial sobre el comportamiento óptico del SiC en el régimen de permitividad cercana a 0. A través de un estudio experimental y numérico con muestras de rugosidad inducida artificialmente, se observa que la banda ENZ es más robusta frente a irregularidades superficiales que otras bandas como las de fonones superficiales (SPhP) o dieléctricas. Además, se observa una transición progresiva; desde un acoplamiento más perturbativo hacia resonancias localizadas, a medida que aumenta la rugosidad, junto con la aparición de modos longitudinales impulsados por efectos de campo cercano. En conjunto, estos resultados refuerzan la posición del SiC como un buen candidato para diseñar emisores térmicos robustos, y ayudan a entender mejor el papel que juega la rugosidad superficial en el comportamiento óptico de materiales con propiedades ENZ.es_ES
dc.description.abstractThe engineering of thermal emitters based on subwavelength structures allows for precise control over their thermal emission. The first part presents an experimental design—later supported theoretically — of high-impedance thermal emitters made from silicon carbide (SiC). These emitters demonstrate the ability to maintain a stable spectral emission despite structural variations. The design takes advantage of the material’s permittivity dispersion to achieve compact, robust emitters with directional infrared emission— no need for complex fabrication steps like photolithography. The second part explores the impact of surface roughness on the optical behavior of SiC in the epsilon-near-zero (ENZ) regime. Through both experimental and numerical studies using samples with artificially induced roughness, it is observed that the ENZ band is more resistant to large surface irregularities than other bands, such as surface phonon polaritons (SPhP) or dielectric bands. Additionally, a progressive transition is observed from a perturbative coupling regime to localized resonances as roughness increases—along with the emergence of longitudinal modes driven by near-field effects. Together, these results reinforce SiC as a strong candidate for designing robust thermal emitters and offer deeper insight into the role of surface roughness in the optical behavior of ENZ materials.en
dc.description.doctorateProgramPrograma de Doctorado en Tecnologías de las Comunicaciones, Bioingeniería y de las Energías Renovables (RD 99/2011)es_ES
dc.description.doctorateProgramBioingeniaritzako eta Komunikazioen eta Energia Berriztagarrien Teknologietako Doktoretza Programa Ofiziala (ED 99/2011)eu
dc.description.sponsorshipThis thesis has been carried out thanks to the support from Ramón y Cajal fellowship RYC2018-024123-I and project RTI2018-093714-301J-I00 sponsored by MCIU/AEI/FEDER/UE, and ERC Starting Grant 948504.
dc.format.extent138 p.
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.doi10.48035/Tesis/2454/54359
dc.identifier.urihttps://academica-e.unavarra.es/handle/2454/54359
dc.language.isoeng
dc.relation.projectIDinfo:eu-repo/grantAgreement/AEI/Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2017-2020/RYC2018-024123-I/
dc.relation.projectIDinfo:eu-repo/grantAgreement/AEI//RTI2018-093714-301J-I00/
dc.relation.projectIDinfo:eu-repo/grantAgreement/European Commission/Horizon 2020 Framework Programme/948504/
dc.relation.publisherversionhttps://doi.org/10.48035/Tesis/2454/54359
dc.rights© Todos los derechos reservados
dc.rights.accessRightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.subjectEmisores térmicos de alta impedancia basados en SiCes_ES
dc.subjectMateriales electromagnéticos extremoses_ES
dc.subjectImpacto de la rugosidad superficiales_ES
dc.subjectPropiedades ENZes_ES
dc.subjectHigh-impedance thermal emitters made from silicon carbideen
dc.subjectExtreme electromagnetic materialsen
dc.subjectImpact of surface roughnessen
dc.subjectENZ materialsen
dc.titleThermal emitters based on extreme electromagnetic materialsen
dc.title.alternativeEmisores térmicos basados en materiales electromagnéticos extremoses_ES
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis
dspace.entity.typePublication
relation.isAdvisorOfPublication781ff0dc-60db-4bd0-bef0-49e27c76b542
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