浮遊している窒化ガリウム（GaN）マイクロディスクのサイズ変化は、ささやきギャラリーモード（Whispering gallery mode, WGM）の共振光路を変化させ、応力による変調を通じて有効禁制帯幅に影響を及ぼし、さらにそのスペクトル応答に影響を与えます。本稿では、直径5μm、10μm、15μmの浮遊GaN WGMマイクロディスク共振器を対象に、室温光励起発光測定、レーザーモード帰属解析、空間光場分布シミュレーション、有限要素応力解析を組み合わせて、マイクロディスクサイズの変化がWGMモードの進化と応力関連のスペクトルシフトに与える影響を研究しました。結果は、マイクロディスクの直径が大きくなるに従い、スペクトルモード数が増加し、モード間隔が減少し、スペクトル線の半値幅が狭くなることを示しました。実験観測結果は理論計算によるWGMモード位置と一致しました。シミュレーション結果は、光場が主にマイクロディスクの縁に周期的に局在することを示しています。有限要素法と正規化スペクトルの結果は、マイクロディスク直径の増大に伴い浮遊構造の変形と応力レベルが上昇し、主発光ピーク中心波長が全体的に赤方偏移することを示し、サイズ関連の応力変化と発光ピーク位置のシフトとの対応関係が存在することを示しました。本研究結果は、浮遊GaNマイクロディスクの光学センサ応用におけるスペクトルピーク識別、サイズ設計、スペクトル較正の参考となります。

浮遊GaNマイクロディスク；ささやきギャラリーマイクロ共振器；光励起発光；WGMモード；応力応答