在眾多強關聯復雜氧化物中，鈣鈦礦型錳氧化物由于多種電子相的共存和競爭（即相分離現象）而被廣泛研究。

多個物理自由度（如電荷、自旋、軌道和晶格）之間的強微觀相互作用常被用來解釋混合價鈣鈦礦錳氧化物中發現的各種奇異宏觀物理特性（如巨磁電阻、電荷有序性等）。作為二價離子摻雜（空穴摻雜）錳氧化物的補充，四價離子摻雜（電子摻雜）錳氧化物引起了研究人員的廣泛興趣，這在基于全錳氧化物的p-n結和電子器件領域具有巨大應用潛力。與其他四價元素不同，鉿元素具有唯一的四價或零價態。這一特性使La1-xHfxMnO3成為研究電子摻雜錳氧化物電子結構、Jahn-Teller晶格畸變和Mn3+–Mn2+離子之間雙交換相互作用的優秀候選體系。La1-xHfxMnO3薄膜中共存相之間自由能的微妙平衡總是不穩定的，因此很容易被外部刺激（如電流、磁場、應力等）打破，從而導致薄膜性質的急劇改變。

盡管大多數研究致力于通過單個外部刺激對電子摻雜錳氧化物薄膜的物理性質進行原位調控，但相分離的多場綜合控制以及由此產生的量子功能研究仍然非常有限。

中國礦業大學材料與物理學院鄭明研究員與合作者選擇La0.85Hf0.15MnO3作為研究對象，其成分位于鐵磁金屬La0.8Hf0.2MnO3和鐵磁絕緣La0.9Hf0.1MnO3的中間。將La0.85Hf0.15MnO3外延生長在PMN-PT鐵電單晶上，構建多鐵異質結，證實了相分離在壓電應變和磁場下調控電荷有序和電輸運特性的作用。并且，發現電場誘導的橫向壓應變能夠抑制電荷有序相變溫度，降低薄膜電阻，應變系數達到27368，這是由于壓應變能夠增強Mn3+–Mn2+離子之間的雙交換作用，以及降低來自Jahn-Teller畸變的電子—聲子耦合作用。

此外，磁場可以將壓阻效應削弱342倍。這一結果，加上應變控制的磁電阻效應，證明通過調節相分離趨勢可以獲得壓電應變和磁場誘導的耦合效應。該項研究指出了相分離在電子摻雜鈣鈦礦錳氧化物多場量子調控中的重要性。

（a）La0.85Hf0.15MnO3/PMN-PT多鐵異質結磁電阻在不同極化狀態下隨溫度的變化曲線，（b）鐵磁相百分比在不同極化狀態下隨溫度的變化曲線，（c）壓電應變誘導的薄膜電阻相對變化在不同磁場下隨溫度的變化曲線，（d）鐵磁相百分比在不同溫度下隨磁場的變化曲線。

該工作以“Tuning the Phase Separation, Charge Ordering, and Electronic Transport in Electron-Doped Manganite Films by Piezo-Strain and Magnetic Field”為題，在材料科學領域國際知名期刊Advanced Electronic Materials上在線發表，中國礦業大學材料與物理學院鄭明研究員為論文第一作者兼唯一通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金、江蘇省雙創博士及中國礦業大學高端人才計劃等項目的支持。

審核編輯 ：李倩