低维半导体材料与器件，研究方向包括微电子和光电子，涉及的材料体系包括氧化物、硫化物、非晶碳、石墨烯等。具体研究方向为：（1）用于人工智能的忆阻器基神经突触仿生电子器件；（2）用于环境净化和新能源的可见光光催化材料及相关器件；（3）用于照明及显示的新型LED导光板和扩散板。
（1）用于人工智能的忆阻器基神经突触仿生电子器件
基于人工神经网络的神经计算机，为人工智能的发展提供了可能的硬件条件。在人工神经网络中，突触起着至关重要的作用。如果采用忆阻器作为人工突触，那么神经网络无论在超高集成度还是在超低能耗方面，都可以和人脑媲美。基于忆阻器的神经突触仿生器件研究，目前国际上还处于起步阶段。
硬件实现人工神经网络，有望使电影《人工智能》中的场景成为现实
（2）用于环境净化和新能源的可见光光催化材料
光催化材料在特定波长光照射下，会生成氧化力极强的自由氢氧基和活性氧，可以分解绝大部分有机和部分无机物，而且能破坏细菌细胞膜，因此具有优异的净化空气、自清洁、杀菌等功能。此外，光催化还能用于分解水制氢、还原CO2制备CO等新能源领域。
光催化作用原理图
（3）用于照明及显示的新型LED导光板和扩散板
人工点火开始了人类照明领域的第一次革命，爱迪生发明电灯被公认为照明领域的第二次革命，而环保、节能的LED则标志着第三次照明革命的到来。由于在LED照明上的贡献，三名科学家获得2014年诺贝尔物理学奖。但是，LED照明存在眩光、蓝光等危害人眼健康的不利因素。通过研发新型LED导光板/扩散板，可以有效消除这些危害。
人类照明发展史