Special Heusler compounds for spintronic applications

This work emphasizes the potential of Heusler compounds in a wide range of spintronic applications. Using electronic structure calculations it is possible to design compounds for specific applications. Examples for GMR and TMR applications, for spin injection into semiconductors, and for spin torque transfer applications will be shown. After a detailed introduction about spintronics and related materials chapter 5 reports about the investigation of new half-metallic compounds where the Fermi energy is tuned in the middle of the gap to result in more stable compounds for GMR and TMR applications. The bulk properties of the quaternary Heusler alloy Co2Mn(1-x)Fe(x)Si with the Fe concentration ranging from x=0 to 1 will be reported and the results suggest that the best candidate for applications may be found at an iron concentration of about 50%. Due to the effect that in the Co2Mn(1-x)Fe(x)Si series the transition metal carrying the localized moment is exchanged and this might lead to unexpected effects on the magnetic properties if the samples are not completely homogeneous chapter 6 reports about the optimization of the Heusler compounds for GMR and TMR applications. The structural and magnetic properties of the quaternary Heusler alloy Co2FeAl(1-x)Si(x) with varying Si concentration will be reported. From the combination of experimental (better order for high Si content) and theoretical findings (robust gap at x = 0.5) it is concluded that a compound with an intermediate Si concentration close to x=0.5-0.7 would be best suited for spintronic applications, especially for GMR and TMR applications. In chapter 7 the detailed investigation of compounds for spin injection into semiconductors will be reported. It will be shown that the diluted magnetic semiconductors based on CoTiSb with a very low lattice mismatch among each other are interesting materials for spintronics applications like Spin-LEDs or other spin injection devices. Chapter 8 refers about the investigation of the theoretically predicted half-metallic completely compensated-ferrimagnet Mn$_3$Ga as a suitable material for spin torque transfer applications. The Curie temperature is above 730~K and the electronic structure calculations indicate a nearly half-metallic ferrimagnetic order with 88% spin polarization at the Fermi energy.}

Magnetic tunneling junctions with the Heusler compound Co 2 Cr 0.6 Fe 0.4 Al

Materialen mit sehr hoher Spinpolarisation werden für Anwendungen im Bereich der Spin-Elektronik benötigt. Deshalb werden große Forschungsanstrengungen zur Untersuchung der Eigenschaften von Verbindungen mit potentiell halbmetallischem Charakter, d. h.mit 100% Spinpolarisation, unternommen. In halbmetallischen Verbindungen, erwartet man eine Lücke in der Zustandsdichte an der Fermi Energie für Ladungsträger einer Spinrichtung, wahrend die Ladungsträger mit der anderen Spinrichtung sich metallisch verhalten. Eine Konsequenz davon ist, dass ein Strom, der durch solche Verbindung fließt, voll spinpolarisiert ist. Die hohe Curie-Temperatur Tc (800 K) und der theoretisch vorhergesagte halbmetallische Charakter machen Co2Cr0.6Fe0.4Al (CCFA) zu einem guten Kandidaten für Spintronik-Anwendungen wie magnetische Tunnelkontakte (MTJs = Magnetic Tunneling Junctions). In dieser Arbeit werden die Ergebnisse der Untersuchung der elektronischen und strukturellen Eigenschaften von dünnen CCFA Schichten dargestellt. Diese Schichten wurden in MTJs integriert und der Tunnel-Magnetowiderstands-Effekt untersucht. Hauptziele waren die Messung der Spinpolarisation und Untersuchungen der elektronischen Struktur von CCFA. Der Einfluss verschiedener Depositionsparameter auf die Eigenschaften der Schichten, speziell auf der Oberflächenordnung und damit letztlich auf den Tunnel-Magnetowiderstand (TMR), wurde bestimmt. Epitaktische d¨unne CCFA Schichten mit zwei verschiedenen Wachstumsrichtungen wurden auf verschiedene Substrate und Pufferschichten deponiert. Ein Temperverfahren wurde eingesetzt um die strukturelle Eigenschaften der dünnen Schichten zu verbessern. Für die MTJs wurde Al2O3 als Barrierenmaterial verwendet und Co als Gegenelektrode gewählt. Die Mehrschicht-Systeme wurden in Mesa-Geometrie mit lithographischen Methoden strukturiert. Eine maximal Jullière Spinpolarisation von 54% wurde an Tunnelkontakte mit epitaktischen CCFA Schichten gemessen. Ein starker Einfluss der Tempernbedingungen auf dem TMR wurde festgestellt. Eine Erhörung des TMR wurde mit einer Verbesserung der Oberflächenordung der CCFA Schichten korreliert. Spektroskopische Messungen wurden an den MTJs durchgeführt. Diesen Messungen liefern Hinweise auf inelastische Elektron-Magnon und Elektron-Phonon Stossprozesse an den Grenzflächen. Einige der beobachteten Strukturen konnten mit der berechneten elektronischen Struktur von CCFA korreliert worden.

Röntgenabsorptionsspektroskopie und magnetischer Röntgenzirkulardichroismus an dünnen Heusler-Filmen

Verbindungen aus nicht ferromagnetischen Bestandteilen, die ferromagnetische Eigenschaf-ten zeigen, sind seit Anfang des 20. Jahrhunderts bekannt und werden nach ihrem Entdecker als Heusler-Verbindungen bezeichnet. Seitdem haben sie nichts von ihrer Faszination eingebüßt, besitzen sie doch eine Fülle besonderer Eigenschaften mit Anwendungen z.B. in der Spintronik.rnAuf der Suche nach geeigneten Legierungen ist es wünschenswert, zunächst grundlegende Eigenschaften wie das magnetische Moment elementspezifisch bestimmen zu können. Hierfür sind Methoden wie Röntgenabsorptionsspektroskopie und magnetischer Röntgenzirkulardichroismus (XAS/XMCD) prädestiniert.rnIm Rahmen dieser Arbeit wurde eine Apparatur entwickelt, mit deren Hilfe XAS- und XMCD-Messungen an dünnen Heusler-Filmen durchgeführt werden können. Da Grenzflächeneigenschaften von besonderem Interesse sind, wurde der experimentelle Aufbau so gewählt, dass gleichzeitig Volumen und Oberflächeneigenschaften untersucht werden können. Durch Vergleich dieser Messdaten erhält man Zugang zu den Grenzflächeneigenschaften.rnSo konnte mit XAS-Messungen nachgewiesen werden, dass sich die chemischen Eigenschaften an der Grenzfläche mancher Filme von denen im Volumen des Films unterscheiden (Oxidation bzw. Interdiffusion der Abdeckschicht). Auch stöchiometrische Unterschiede zwischen Oberfläche und Volumen konnten so identifiziert werden.rnMit Hilfe von XMCD-Messungen wurden elementspezifische magnetische Momente bestimmt und mit theoretischen Vorhersagen verglichen. Auch hierbei konnten Oberflächen- und Volumenmomente miteinander verglichen werden. So wurde z.B. unter Verwendung einer Schichtserie die Anzahl magnetischer Totlagen an beiden Grenzflächen bestimmt. Diese Informationen sind wichtig, um die Qualität dünner Filme steigern zu können.rnDes Weiteren war es auch möglich, temperaturabhängige Änderungen in der Ni2MnGa Zustandsdichte, die von der Theorie vorhergesagt wurden, in den XAS-Spektren nachzuweisen. Schließlich wurde noch eine Methode entwickelt, die es erlaubt, unter bestimmten Voraussetzungen auf die partielle unbesetzte Zustandsdichte (PDOS) zu schließen. Dies liefert wichtige Hinweise auf Lage und Breite der bisher nur theoretisch vorhergesagten Bandlücke. Es ist mit der hier vorgestellten Methode nicht möglich, die gesamte PDOS für alle Elemente zu vermessen, doch können so relativ leicht vielversprechende Kandidaten für weitere Untersuchungen gefunden werden.rn

Hard x-ray photoelectron spectroscopy of bulk and thin films of Heusler compounds

X-ray photoemission spectroscopy (XPS) is one of the most universal and powerful tools for investigation of chemical states and electronic structures of materials. The application of hard x-rays increases the inelastic mean free path of the emitted electrons within the solid and thus makes hard x-ray photoelectron spectroscopy (HAXPES) a bulk sensitive probe for solid state research and especially a very effective nondestructive technique to study buried layers.rnThis thesis focuses on the investigation of multilayer structures, used in magnetic tunnel junctions (MTJs), by a number of techniques applying HAXPES. MTJs are the most important components of novel nanoscale devices employed in spintronics. rnThe investigation and deep understanding of the mechanisms responsible for the high performance of such devices and properties of employed magnetic materials that are, in turn, defined by their electronic structure becomes feasible applying HAXPES. Thus the process of B diffusion in CoFeB-based MTJs was investigated with respect to the annealing temperature and its influence on the changes in the electronic structure of CoFeB electrodes that clarify the behaviour and huge TMR ratio values obtained in such devices. These results are presented in chapter 6. The results of investigation of the changes in the valence states of buried off-stoichiometric Co2MnSi electrodes were investigated with respect to the Mn content α and its influence on the observed TMR ratio are described in chapter 7.rnrnMagnetoelectronic properties such as exchange splitting in ferromagnetic materials as well as the macroscopic magnetic ordering can be studied by magnetic circular dichroism in photoemission (MCDAD). It is characterized by the appearance of an asymmetry in the photoemission spectra taken either from the magnetized sample with the reversal of the photon helicity or by reversal of magnetization direction of the sample when the photon helicity direction is fixed. Though recently it has been widely applied for the characterization of surfaces using low energy photons, the bulk properties have stayed inaccessible. Therefore in this work this method was integrated to HAXPES to provide an access to exploration of magnetic phenomena in the buried layers of the complex multilayer structures. Chapter 8 contains the results of the MCDAD measurements employing hard x-rays for exploration of magnetic properties of the common CoFe-based band-ferromagnets as well as half-metallic ferromagnet Co2FeAl-based MTJs.rnrnInasmuch as the magnetoresistive characteristics in spintronic devices are fully defined by the electron spins of ferromagnetic materials their direct measurements always attracted much attention but up to date have been limited by the surface sensitivity of the developed techniques. Chapter 9 presents the results on the successfully performed spin-resolved HAXPES experiment using a spin polarimeter of the SPLEED-type on a buried Co2FeAl0.5Si0.5 magnetic layer. The measurements prove that a spin polarization of about 50 % is retained during the transmission of the photoelectrons emitted from the Fe 2p3/2 state through a 3-nm-thick oxide capping layer.rn

Spectroscopic investigations of functional bulk and thin film Heusler alloys

Functional and smart materials have gained large scientific and practical interest in current research and development. The Heusler alloys form an important class of functional materials used in spintronics, thermoelectrics, and for shape memory alloy applications. An important aspect of functional materials is the adaptability of their physical properties. In this work functional polycrystalline bulk and epitaxial thin film Heusler alloys are characterized by means of spectroscopic investigation methods, X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) and energy dispersive X-ray analysis (EDX). With EDX the homogeneity of the samples is studied extensively. For some cases of quaternary compounds, for example Co2(MnxTi1−x)Sn and Co2(Mn0.5Dy0.5)Sn, an interesting phase separation in two nearly pure ternary Heusler phases occurs. For these samples the phase separation leads to an improvement of thermoelectric properties. XMCD as the main investigation method was used to study Co2TiZ (Z = Si, Sn, and Sb), Co2(MnxTi1−x)Si, Co2(MnxTi1−x)Ge, Co2Mn(Ga1−xGex), Co2FeAl, Mn2VAl, and Ni2MnGa Heusler compounds. The element-specific magnetic moments are calculated. Also, the spin-resolved unoccupied density of states is determined, for example giving hints for half-metallic ferromagnetism for some Co-based compounds. The systematic change of the magnetic moments and the shift of the Fermi energy is a proof that Heusler alloys are suitable for a controlled tailoring of physical properties. The comparison of the experimental results with theoretical predictions improves the understanding of complex materials needed to optimize functional Heusler alloys.

57 Fe and 119 Sn Mössbauer studies on new Heusler compounds for spintronic applications

Seit der Entwicklung einer großen Vielfalt von Anwendungsmöglichkeiten der Spintronik auf Basis von Heusler Verbindungen innerhalb der letzten Dekade kann der Forschungsfortschritt an dieser Material Klasse in einer Vielzahl von Publikationen verfolgt werden. Eine typische Heusler Verbindung X2YZ besteht aus zwei Übergangsmetallen (X, Y) und einem Hauptgruppenelement (Z). Diese Arbeit berichtet von Heusler Verbindungen mit besonderem Augenmerk auf deren potentielle halbmetallische Eigenschaften und davon insbesondere solche, die eine richtungsabhängige magnetische Anisotropie (perpendicular magnetic anisotropy- PMA) zeigen könnten. PMA ist insbesondere für Spin transfer Torque (STT) Bauelemente von großem Interesse und tritt in tetragonalrnverzerrten Heusler Verbindungen auf. Bei STT-Elementen werden mittels spinpolarisierter Ströme die magnetische Orientierung von magnetischen Schichten beeinflusst.rnDie signifikantesten Ergebnisse dieser Arbeit sind: die Synthese neuer kubischen Heusler Phasen Fe2YZ, die theoretisch als tetragonal vorausgesagt wurden (Kapitel 1), die Synthese von Mn2FeGa, das in der tetragonal verzerrten Struktur kristallisiert und Potential für STT Anwendungen zeigt (Kapitel 2); die Synthese von Fe2MnGa, das einen magnetischen Phasenübergang mit exchange-bias (EB) Effekt zeigt, der auf einer Koexistenz von ferromagnetischen (FM) und antiferromagnetischen (AFM) Phasen beruht (Kapitel 3); Schlussendlich wird in Kapitel 4 die Synthese von Mn3−xRhxSn diskutiert, in welcher insbesondere tetragonales Mn2RhSn als potentielles Material für Anwendungen in derrnSpintronik vorgestellt wird.rnIn dieser Arbeit wurden hauptsächlich Heusler Verbindungen mit mößbaueraktiven Elementen 57Fe und 119Sn, synthetisiert und untersucht. Im Falle der hier untersuchten Heusler Verbindungen spielt die Charakterisierung durch Mößbauer Spektroskopie eine entscheidende Rolle, da Heusler Verbindungen meistens ein gewisses Maß an Fehlordnung aufweisen, welche deren magnetischen und strukturellen Eigenschaften beeinflussen kann. Die Art der Fehlordnung jedoch kann nur schwer durch standard Pulver-Röntgendiffraktion bestimmt werden, weshalb wir die Vorteile der Mößbauer Spektroskopie als lokale Methode nutzen, um den Typ und den Grad der Fehlordnung aufzuklären. rnDiese Arbeit ist wie folgt gegliedert:rnIn Kapitel 1 wurden die neuen, kubisch-weichferromagnetischen Heuslerphasen Fe2NiGe, Fe2CuGa und Fe2CuAl synthetisiert und charakterisiert. In vorangegangenen theoretischen Studien wurde für deren Existenz in tetragonaler Heuslerstruktur vorhergesagt.rnUngeachtet dessen belegten unsere experimentellen Untersuchungen, dass diese Verbindungen hauptsächlich in der kubischen invers Heusler(X-) struktur mit unterschiedlichen Anteilen an atomarer Fehlordnung kristallisieren. Alle Verbindungen sind weiche Ferromagneten mit hoher Curietemperatur bis zu 900K, weswegen alle als potentielle Materialien für magnetische Anwendungen geeignet sind. In Kapitel 2 wurde Mn2FeGa synthetisiert. Es zeigte sich, dass Mn2FeGa nach Temperatur Nachbehandlung bei 400°C die invers tetragonale Struktur (I4m2) annimmt. Theoretisch wurde die Existenz in der inversen kubischen Heuslerstruktur vorausgesagt. Abhängig von den Synthesebedingungen ändern sich die magnetischen und strukturellen Eigenschaften von Mn2FeGa eklatant. Deshalb ändert sich die Kristallstruktur von M2FeGa bei Temperung bei 800 °C zu einer pseudokubischen Cu3Au-artigen Struktur, in welcher Fe- und Mn-Atome statistisch verteilt vorliegen. Dieser Übergang der Kristallstrukturen wurde durch Mößbauer Spektroskopie anhand des Vorliegens oder Fehlens der Quadrupolaufspaltung im Falle der invers tetragonalen bzw. pseudokubischen Modifikation nachgewiesen. In Kapitel 3 wurde Fe2MnGa ebenfalls erfolgreich synthetisiert und durch verschiedene Methoden charakterisiert. Der Zusammenhang von Kristallstruktur und magnetischen Eigenschaften wurde durch verschiedene Temperungskonditionen und mechanischer Behandlung untersucht. Der Schwerpunkt lag auf einer geschmolzenen Probe ohne weitere Temperung, die einen FM-AFM Phasenübergang zeigte. Diese magnetische Phasenumwandlung führt zu einem starken EB-Verhalten, welches seinen Ursprung hauptsächlich in der Koexistenz von FM- und AFM-Phasen unterhalb der FMAFM- Übergangstemperatur hat. Kapitel 4 ist den neuen Mn-basierten Heusler-Verbindungen Mn3−xRhxSn gewidmet, bei denen wir versuchten, durch den Austausch von Mn durch das größere Rh eine Umwandlung zu einer tetragonalen Struktur von den hexagonalen Mn3Sn-Struktur zu erreichen. Als interessant stellten sich Mn2RhSn und Mn2.1Rh0.9Sn heraus, da sie aus nur einer Phase vorzuliegen scheinen, wohingegen die anderen Verbindungen aus gemischten Phasen mit gleichzeitiger starken Fehlordnung bestehen. Im abschließenden Anhang wurden die Fehlordnung und gelegentliche Mischphasen einer großen Auswahl von Mn3−xFexGa Materialien mit 1≤x≤3, dokumentiert.rn

Mechanical, electrical, and magnetic properties of Ni nanocontacts

The dynamic deformation upon stretching of Ni nanowires as those formed with mechanically controllable break junctions or with a scanning tunneling microscope is studied both experimentally and theoretically. Molecular dynamics simulations of the breaking process are performed. In addition, and in order to compare with experiments, we also compute the transport properties in the last stages before failure using the first-principles implementation of Landauer's formalism included in our transport package ALACANT.

Large spin splitting in the conduction band of transition metal dichalcogenide monolayers

We study the conduction band spin splitting that arises in transition metal dichalcogenide (TMD) semiconductor monolayers such as MoS2, MoSe2, WS2, and WSe2 due to the combination of spin-orbit coupling and lack of inversion symmetry. Two types of calculation are done. First, density functional theory (DFT) calculations based on plane waves that yield large splittings, between 3 and 30 meV. Second, we derive a tight-binding model that permits to address the atomic origin of the splitting. The basis set of the model is provided by the maximally localized Wannier orbitals, obtained from the DFT calculation, and formed by 11 atomiclike orbitals corresponding to d and p orbitals of the transition metal (W, Mo) and chalcogenide (S, Se) atoms respectively. In the resulting Hamiltonian, we can independently change the atomic spin-orbit coupling constant of the two atomic species at the unit cell, which permits to analyze their contribution to the spin splitting at the high symmetry points. We find that—in contrast to the valence band—both atoms give comparable contributions to the conduction band splittings. Given that these materials are most often n-doped, our findings are important for developments in TMD spintronics.

Imaging of spin waves in atomically designed nanomagnets

The spin dynamics of all ferromagnetic materials are governed by two types of collective phenomenon: spin waves and domain walls. The fundamental processes underlying these collective modes, such as exchange interactions and magnetic anisotropy, all originate at the atomic scale. However, conventional probing techniques based on neutron1 and photon scattering2 provide high resolution in reciprocal space, and thereby poor spatial resolution. Here we present direct imaging of standing spin waves in individual chains of ferromagnetically coupled S = 2 Fe atoms, assembled one by one on a Cu2N surface using a scanning tunnelling microscope. We are able to map the spin dynamics of these designer nanomagnets with atomic resolution in two complementary ways. First, atom-to-atom variations of the amplitude of the quantized spin-wave excitations are probed using inelastic electron tunnelling spectroscopy. Second, we observe slow stochastic switching between two opposite magnetization states3, 4, whose rate varies strongly depending on the location of the tip along the chain. Our observations, combined with model calculations, reveal that switches of the chain are initiated by a spin-wave excited state that has its antinodes at the edges of the chain, followed by a domain wall shifting through the chain from one end to the other. This approach opens the way towards atomic-scale imaging of other types of spin excitation, such as spinon pairs and fractional end-states5, 6, in engineered spin chains.

Towards Accurate and Efficient Description of Excited States

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

Modeling of optical detection of spin-polarized carrier injection into light-emitting devices

We investigate the emission of multimodal polarized light from light emitting devices due to spin-aligned carrier injection. The results are derived through operator Langevin equations, which include thermal and carrier-injection fluctuations, as well as nonradiative recombination and electronic g-factor temperature dependence. We study the dynamics of the optoelectronic processes and show how the temperature-dependent g factor and magnetic field affect the degree of polarization of the emitted light. In addition, at high temperatures, thermal fluctuation reduces the efficiency of the optoelectronic detection method for measuring the degree of spin polarization of carrier injection into nonmagnetic semicondutors.

Fabrication of a New Multifunctional Interface Between La,Sr manganite and C60

In questo lavoro abbiamo sperimentato due modi diversi per ottenere un monolayer di C60 su La,Sr manganite (LSMO): desorbendo C60 da un campione di 5nm cresciuto su un substrato di LSMO e crescendo, sempre su LSMO, sei campioni di C60 a diversi spessori nominali. Il campione desorbito è stato analizzato mediante misure STS ed STM, mentre i campione cresciuti a diversi spessori sono stati misurati mediante non-cntact AFM. Ciò che è emerso in entrambi i casi è che le molecole di C60 non interagiscono con il substrato di LSMO. Nel primo caso infatti si è visto che è stato desorbito quasi tutto il C60 presente sul campione; la superficie della manganite risulta solo parzialmente ricoperta da molecole di C60. Nel secondo caso invece si nota che il C60 cresce formando isole che arrivano a ricoprire la superficie di LSMO solo per film dallo spessore nominale superiore a 30nm.

First-Principles Study of the Electronic and Magnetic Properties of Defects in Carbon Nanostructures

Understanding the magnetic properties of graphenic nanostructures is instrumental in future spintronics applications. These magnetic properties are known to depend crucially on the presence of defects. Here we review our recent theoretical studies using density functional calculations on two types of defects in carbon nanostructures: Substitutional doping with transition metals, and sp$^3$-type defects created by covalent functionalization with organic and inorganic molecules. We focus on such defects because they can be used to create and control magnetism in graphene-based materials. Our main results are summarized as follows: i)Substitutional metal impurities are fully understood using a model based on the hybridization between the $d$ states of the metal atom and the defect levels associated with an unreconstructed D$_{3h}$ carbon vacancy. We identify three different regimes, associated with the occupation of distinct hybridization levels, which determine the magnetic properties obtained with this type of doping; ii) A spin moment of 1.0 $\mu_B$ is always induced by chemical functionalization when a molecule chemisorbs on a graphene layer via a single C-C (or other weakly polar) covalent bond. The magnetic coupling between adsorbates shows a key dependence on the sublattice adsorption site. This effect is similar to that of H adsorption, however, with universal character; iii) The spin moment of substitutional metal impurities can be controlled using strain. In particular, we show that although Ni substitutionals are non-magnetic in flat and unstrained graphene, the magnetism of these defects can be activated by applying either uniaxial strain or curvature to the graphene layer. All these results provide key information about formation and control of defect-induced magnetism in graphene and related materials.

Interplay of Defects, Magnetism, Ripples and Strain in Graphene

We present a comprehensive study based on first-principles calculations about the interplay of four important ingredients on the electronic structure of graphene: defects + magnetism + ripples + strain. So far they have not been taken into account simultaneously in a set of ab initio calculations. Furthermore, we focus on the strain dependence of the properties of carbon monovacancies, with special attention to magnetic spin moments. We demonstrated that such defects show a very rich structural and spin phase-diagram with many spin solutions as function of strain. At zero strain the vacancy shows a spin moment of 1.5 Bohrs that increases up to 2 Bohrs with stretching. Changes are more dramatic under compression: the vacancy becomes non-magnetic under a compression larger than 2%. This transition is linked to the structural modifications associated with the formation of ripples in the graphene layer. Our results suggest that such interplay could have important implications for the design of future spintronics devices based on graphene derivatives, as for example a spin-strain switch based on vacancies.

Tailoring Magnetic, Mechanical and Dielectric Properties of Magnetorheological Elastomers based on Natural Rubber and Iron by Magnetic Field Assisted Curing for Possible Applications

If magnetism is universal in nature, magnetic materials are ubiquitous. A life without magnetism is unthinkable and a day without the influence of a magnetic material is unimaginable. They find innumerable applications in the form of many passive and active devices namely, compass, electric motor, generator, microphone, loud speaker, maglev train, magnetic resonance imaging, data recording and reading, hadron collider etc. The list is endless. Such is the influence of magnetism and magnetic materials in ones day to day life. With the advent of nanoscience and nanotechnology, along with the emergence of new areas/fields such as spintronics, multiferroics and magnetic refrigeration, the importance of magnetism is ever increasing and attracting the attention of researchers worldwide. The search for a fluid which exhibits magnetism has been on for quite some time. However nature has not bestowed us with a magnetic fluid and hence it has been the dream of many researchers to synthesize a magnetic fluid which is thought to revolutionize many applications based on magnetism. The discovery of a magnetic fluid by Jacob Rabinow in the year 1952 paved the way for a new branch of Physics/Engineering which later became magnetic fluids. This gave birth to a new class of material called magnetorheological materials. Magnetorheological materials are considered superior to electrorheological materials in that magnetorheology is a contactless operation and often inexpensive.Most of the studies in the past on magnetorheological materials were based on magnetic fluids. Recently the focus has been on the solid state analogue of magnetic fluids which are called Magnetorheological Elastomers (MREs). The very word magnetorheological elastomer implies that the rheological properties of these materials can be altered by the influence of an external applied magnetic field and this process is reversible. If the application of an external magnetic field modifies the viscosity of a magnetic fluid, the effect of external magnetic stimuli on a magnetorheological elastomer is in the modification of its stiffness. They are reversible too. Magnetorheological materials exhibit variable stiffness and find applications in adaptive structures of aerospace, automotive civil and electrical engineering applications. The major advantage of MRE is that the particles are not able to settle with time and hence there is no need of a vessel to hold it. The possibility of hazardous waste leakage is no more with a solid MRE. Moreover, the particles in a solid MRE will not affect the performance and durability of the equipment. Usually MR solids work only in the pre yield region while MR fluids, typically work in the post yield state. The application of an external magnetic field modifies the stiffness constant, shear modulus and loss modulus which are complex quantities. In viscoelastic materials a part of the input energy is stored and released during each cycle and a part is dissipated as heat. The storage modulus G′ represents the capacity of the material to store energy of deformation, which contribute to material stiffness. The loss modulusG′′ represents the ability of the material to dissipate the energy of deformation. Such materials can find applications in the form of adaptive vibration absorbers (ATVAs), stiffness tunable mounts and variable impedance surfaces. MREs are an important material for automobile giants and became the focus of this research for eventual automatic vibration control, sound isolation, brakes, clutches and suspension systems