由于存在电荷、轨道、自旋和晶格自由度之间的相互作用和竞争，强关联体系表现出丰富的相图和奇特的物理现象，比如铜氧化物中的高温超导现象、锰氧化物中的庞磁阻现象等。强关联材料中有很大一部分是过渡金属氧化物。近些年来，随着外延薄膜技术的飞速发展，研究强关联氧化物的外延薄膜的物理性质已经成为目前研究领域中的热点。在外延薄膜中，外延应力的作用是影响薄膜物理性质的一个非常重要的因素。这是因为应力的作用扰动了几个自由度之间的平衡，使薄膜显示出与块材非常不同的性能。二氧化钒(VO2)作为一种典型的强关联电子材料，由于其金属-绝缘体相变的物理机制问题和广阔的应用前景而受到广泛关注。本文主要研究了VO2外延薄膜体系中应力的作用，通过各种手段调控薄膜的应力状态，研究应力和金属-绝缘体相变之间的内在联系。　　全文共分为五章内容。　　第一章本章为论文的绪论，介绍了VO2的物理性质和研究现状。首先，从VO2的晶体结构及电子结构出发，引出VO2中金属-绝缘体相变机制的研究现状及存在的问题;其次，由于在器件应用方面，薄膜具有广泛的应用前景，主要介绍了影响VO2薄膜性能的因素，薄膜的输运特性以及与其它氧化物制成的超晶格的物理性能;最后，介绍了基于铁电衬底的薄膜电子器件的研究现状，并着重介绍了通过电场调控不同态的一种新的方法。　　第二章本章介绍了论文中样品的制备与测试手段。烧制多晶陶瓷靶材是实验的第一步，然后通过脉冲激光沉积系统制备薄膜，利用X射线衍射与倒易空间图表征薄膜外延结构，利用原子力显微镜和扫描电子显微镜表征测试样品表面形貌结构，使用商用仪器以及自己搭建的平台测试薄膜的物理性能。　　第三章本章研究了制备条件和应力厚度效应对VO2薄膜物理性质的影响。首先，我们研究了制备条件对VO2薄膜的物理性质的影响，这是制备高质量的VO2薄膜的第一步，我们发现生长氧压和生长温度是调控VO2薄膜性能的两个关键参数。接下来我们研究了应力厚度效应对VO2薄膜物理性质的影响，发现随着厚度的增加，薄膜中的缺陷增多，应力逐渐弛豫，相变温度向块材的相变温度移动。最后，我们研究了在VO2超薄薄膜中的金属-绝缘体相变被压制的原因，通过退火实验发现，界面扩散不是主要原因，界面处的限制效应应该是主要原因。　　第四章本章研究了在PMN-PT(111)衬底上生长的VO2薄膜的通过电场调控的非易失性电阻切换行为。研究中发现，通过适当地调整加在异质结构上的电场，可以实现不同电阻态之间的有效切换。重要的是，在单极电阻回线中，当把电场强度降到零时，电阻仍然能够保持原来的状态。此外，在室温条件下，在PMN-PT的矫顽场附近，电阻的相对变化达到10.7％。这些优良的性质使得VOE/PMN-PT(111)可以应用于非易失性电阻切换中。基于以上这些结果，我们实现了至少四个稳定电阻态之间的切换。　　第五章我们研究了钙钛矿结构的锰氧化物中生长氧压的变化引起的应力作用的改变对反铁磁绝缘相的影响。我们选择了La0.67Ca0.33MnO3/NGO(001)薄膜体系。由于衬底正交性的影响，在高氧压下制备的薄膜受到的各向异性应力更强，在很宽的温度范围表现出相分离的现象。随着生长氧压的降低，顺磁-铁磁和铁磁-反铁磁相变的温度降低，而反铁磁态首先在大于30 Pa时变弱，随后在小于30 Pa又增强。对于在30 Pa以上制备的薄膜，轻微的氧缺陷拉伸了晶胞，从而使各向异性应力降低，导致反铁磁相变弱。当生长氧压降低到30 Pa以下，薄膜受到的应力从拉伸应力变为压缩应力。我们认为较高的氧缺陷、增强的压缩应力和它们在薄膜中分布的不均匀导致了低温下稳定的AFI相。