共鳴軟 X 線小角散乱で観るナノスケール磁気テクスチャのダイナミクス山崎裕一東京大学大学院工学系研究科附属量子相エレクトロニクス研究センター理化学研究所創発物性科学研究センター Dynamics of Nano-scale Spin Texture Observed by Small-Angle Resonant Soft X-ray Scattering Yuichi Yamasaki Department of Applied Physics and Quantum-Phase Electronics Center, University of Tokyo Center for Emergent Matter Science, RIKEN 空間反転対称性の破れた結晶をもつ強磁性体は、Dzayloshinskii-Moriya 相互作用により磁気スキルミオン格子や磁気カイラルソリトン格子といったナノスケールのトポロジカルな磁気構造（磁気テクスチャ）を形成する。例えば、スキルミオンはトポロジカルに安定なため、低い閾値の電流によって駆動させることができ、将来のスピントロニクスの記録素子や演算素子への応用が期待されている。スキルミオン格子は、これまで、中性子小角散乱や、ローレンツ電子顕微鏡、スピン偏極 STM、磁気力顕微鏡によって静的な磁気構造の観測が行われてきたが、そのダイナミクスに関してはサブ秒程度の現象の観測に限られてきた。スピントロニクスデバイスへの応用に向けては、より高速のスピンダイナミクスを観測する実験手法が求められる。本研究では、新しいナノスケールのスピンテクスチャを観測する手法として、放射光を利用した共鳴軟 X 線小角散乱装置の開発を行ってきた。本装置を用いて B20 型結晶 FeGe の磁気スキルミオン格子とそのサブ秒程度のダイナミクスを観測することに成功した。FeGe は 270 K 以下でヘリカル磁気構造となり、磁場を印加するとスキルミオン格子が形成される。共鳴軟 X 線散乱は、Fe の L 吸収端(2p→3d)において行い、試料から透過、散乱した軟 X 線を計測するために 5μm 角で厚さ 200 nm 以下の薄片を FIB 加工によって作製し実験を行った（図 a）。図 b と図 c には、それぞれゼロ磁場(0 T)のヘリカル相と磁場中(0.1 T)のスキルミオン格子相で観測された磁気散乱を示している。スキルミオン格子相では、スキルミオンが三角格子を形成することで、6 角形の磁気散乱が観測されている。スキルミオン格子相では、磁場を急激に変化させると、スキルミオン格子の格子間隔の伸縮や回転といった緩和現象が観測された。講演では、実験手法やスキルミオン格子相で観測された緩和ダイナミクスの詳細を報告する。