1．凝聚态理论
强关联电子体系的理论研究；半导体纳米晶粒的电子态和有限固体中的电子态的理论研究；高温超导机制研究；新器件的物理基础研究；软物质和颗粒物质的理论研究；无序系统中的扩展态的研究；半导体量子阱和超晶格物理的研究及光子晶体物理的研究，材料性质的物理计算。
2．高温超导体及其相关材料、物理与器件
高温超导材料的各种非均匀性的结构及其对超导电性的影响，特别是高温超导体的结物理、晶界物理、非平衡超导电性等；高温超导量子干涉器件（HTSQUID）的制备工艺、物理研究及应用的原理；介观超导电性，新材料和新结构的超导电性；高温超导体的磁通物理；纳米尺度上的超导电性，FET结构超导体、MgB2型超导体及其间的内在联系。
3．纳米半导体与半导体光子学
一维半导体纳米材料、石墨烯的生长、掺杂、表征和物理性质；基于纳米材料的高性能电子器件的制备和相关器件物理研究。包括高性能肖特基二极管、存储器、金属-半导体场效应晶体管（MESFET）和新型金属-绝缘体-半导体场效应晶体管(MISFET)以及相关逻辑器件、生物/化学传感器等；基于纳米材料的新型纳光子器件的制备和物理性质研究。包括：直接禁带化合物半导体纳米线（带）/硅异质结电致发光器件、纳米光学微腔、纳米半导体光伏器件、纳米半导体光电探测器等；高效硅基有机发光器件，白光照明器件，和高效光伏电池的研究；硅基混合激光器的研究；硅基高效电致发光器件，高效光伏电池和新型存储单元及其物理的研究。比如，纳米硅/氧化硅（或其他介质），含有发光中心的硅基材料，新型硅光子学材料及其发光与存储功能。
4．磁性物理和新型磁性材料（方向）研究
以磁性物理的基础研究为指导，致力于从宏观和微观电子结构、介观、界面等角度研究材料的磁特征，研究强磁晶各异性、高饱和磁矩、巨磁电阻、巨磁致伸缩和磁卡等效应的起源，了解物性与结构的关系，建立相关理论，进而控制和合成具有各种特性的新材料。主要研究内容：探索3d -4f金属间化合物的新相，研究宏观磁性与微观结构的联系，为发展新材料、开拓新应用提供源头；纳米磁性功能材料的制备、结构及其应用研究，侧重点是纳米磁性薄膜和粒子的研究；强关联和无序体系的磁性与输运特性研究；新型能源相关材料的物理特性与磁性关系研究。
5．纳米结构和低维物理
功能准一维系统的制备工艺和物理性质，包括硅等材料纳米捧、以碳纳米管为代表的管状结构以及用扫描探针制备的一维结构等的制备工艺、生成机理、结构特征以及物理性质；半导体纳米线（Si、GaN、ZnO、ZnSe、Ga2O3）和纳米碳管制备与物理性能研究。低维材料，如石墨烯（graphene），拓扑绝缘体等，在低温强磁场下的量子输运和量子调控。
6．宽禁带半导体物理和器件
近期的研究开发内容主要包括：（1）用于半导体照明工程的GaN基高效率、高亮度白光LED；（2）用于光存储的GaN基短波长激光器；（3）用于军用和民用无线通信的GaN基高温、高频、高功率微波器件；（4）用于军用的GaN基光电探测器；（5）为上述研究使用的自支撑GaN衬底材料和激光剥离技术等。
7．表面物理与扫描探针显微学
表面物理方向的工作主要包括：利用各种表面探测和成像方法及理论模拟计算，研究物质表面的结构及性质，特别重点研究纳米结构功能化的物理学基础，纳米结构的物理方法构筑和纳米器件的表征。扫描探针显微镜包括扫描隧道显微镜（STM），原子力显微镜（AFM）扫描近场光学显微镜（SNOM）等，属于当代纳米科技最重要的研究工具。该研究方向主要探索研制适合于各种特殊研究用途的扫描探针显微镜系统，特别是极端条件下，纳米结构的成像、操纵和表征，生物大分子系统的结构、表征和操纵等。
8．非线性物理和生物技术
A. 非线性物理：研究反应扩散过程中的螺旋波的产生和斑图动力学，从有序斑图（如螺旋波）到时空混沌的非平衡相变过程，控制时空混沌的有效途径；小尺度的化学反应非线性过程。B. 生物技术及其基础：研究生物分子的自组织行为及应用；新型基因芯片。C. 生物分子“试管”进化：从理论与实验出发定量研究生物进化的动力学问题。D. 复杂系统：利用数值模拟方法研究物理、化学、生物、生态、经济、文化等系统中的复杂性现象。
9．材料物理
注重研究材料中的物理问题和合成新的功能材料。目前开展的工作主要有高温超导体及其相关材料的物理研究和新材料的发现，GaN发光材料的基础研究，纳米磁性材料的制备和物理性能研究。
研究人员及其研究方向、联系方式如下：
| 姓名 | 性别 | 职称 | 研究方向1 | 研究方向2 | 联系方式 | 博导/硕导 | 备注 |
| 甘子钊 | 男 | 教授 | 凝聚态物理 | 光学物理 | 62765017 zzgan@phy.pku.edu.cn | 博导 | 院士 |
| 秦国刚 | 男 | 教授 | 半导体材料物理 | 52755027 qingg@pku.edu.cn | 博导 | 院士 | |
| 杨应昌 | 男 | 教授 | 磁学 | 62757090 fuyang@pku.edu.cn | 博导 | 院士 | |
| 叶恒强 | 男 | 研究员 | 晶体结构与缺陷 | 计算材料学 | 62759474 yudp@pku.edu.cn | 博导 | 院士 |
| 胡晓东 | 男 | 教授 | 半导体光电子学 | 氮化物材料物理与器件物理 | 62767621 huxd@pku.edu.cn | 博导 | |
| 欧阳颀 | 男 | 教授 | 非线性物理 | 生物物理 | 62756943 qi@pku.edu.cn | 博导 | 长江 特聘 |
| 沈 波 | 男 | 教授 | 宽禁带半导体物理 | 半导体物理与器件物理 | 62767809 bshen@pku.edu.cn | 博导 | 长江 特聘 |
| 史俊杰 | 男 | 教授 | 理论凝聚态物理 | 低维半导体物理与材料计算 | 62757594 jjshi@pku.edu.cn | 博导 | |
| 田光善 | 男 | 教授 | 凝聚态理论 | 强关联电子体系；量子相变 | 62754231 tiangs@pku.edu.cn | 博导 | |
| 王福仁 | 男 | 教授 | 超导物理 | 薄膜器件物理和表面界面分析 | 62756795 frwang@pku.edu.cn | 博导 | |
| 尹澜 | 男 | 教授 | 玻色爱因斯坦凝聚理论 | 凝聚态理论 | 62753499 yinlan@pku.edu.cn | 博导 | |
| 俞大鹏 | 男 | 教授 | 纳米结构与低维物理 | 电子显微学 | 62759474 yudp@pku.edu.cn | 博导 | 长江 特聘 |
| 张 酣 | 男 | 教授 | 固体结构与材料物理 | 超导物理 | 62754233 hanzhang@pku.edu.cn | 博导 | |
| 张国义 | 男 | 教授 | 半导体光电子学 | 半导体物理与器件物理 | 62759726 gyzhang@pku.edu.cn | 博导 | |
| 朱 星 | 男 | 教授 | 扫描探针显微学 | 近场光学 | 62751031 62751445 zhuxing@pku.edu.cn | 博导 | |
| 戴伦 | 女 | 教授 | 纳米半导体材料与器件物理 | 62751618 lundai@pku.edu.cn | 博导 | ||
| 杨金波 | 男 | 教授 | 磁学与磁性材料 | 磁电子学 | 62753459 jbyang@pku.edu.cn | 博导 | |
| 胡宗海 | 男 | 研究员 | 表面物理 | 低维纳米材料 | 62767890 zhhu@pku.edu.cn | 博导 | |
| 王新强 | 男 | 研究员 | 半导体光电子学 | 宽禁带半导体 | 62767150 wangshi@pku.edu.cn | 博导 | |
| 吴孝松 | 男 | 研究员 | 纳米结构与低维物理 | 低温下的电子输运 | 62753810 xswu@pku.edu.cn | 博导 | |
| 王宏利 | 男 | 教授 | 非线性物理 | 生物物理 | 62759041 hlwang@pku.edu.cn | 博导 | |
| 冉广照 | 男 | 教授 | 半导体（微纳）光子学 | 硅基发光 | 62751618 rangz@pku.edu.cn | 博导 | |
| 吕 劲 | 男 | 副教授 | 计算凝聚态物理 | 计算材料学 | 62754107 jinglu@pku.edu.cn | 博导 | |
| 于彤军 | 女 | 副教授 | 半导体光电子学 | 半导体物理与器件物理 | 62759726 tongjun@pku.edu.cn | 博导 | |
| 钱志新 | 男 | 副教授 | 量子系统多体理论 | 62757388 zhixinq@pku.edu.cn | 博导 | ||
| 秦志新 | 男 | 副教授 | 半导体光电子学 | 半导体物理与器件物理 | 62759726 zxqin@pku.edu.cn | 博导 | |
| 陈晋平 | 男 | 副教授 | 纳米尺寸材料输送研究 | 62751751 cpchen@pku.edu.cn | 硕导 | ||
| 陈志忠 | 男 | 副教授 | 半导体光电子学 | 半导体照明 | 62759726 zzchen@pku.edu.cn | 硕导 | |
| 杜红林 | 男 | 副教授 | 磁性材料 | 晶体结构与磁结构 | 62754996 duhonglin@pku.edu.cn | 硕导 | |
| 郭卫 | 男 | 副教授 | 超导物理 | 62755559 guow@pku.edu.cn | 硕导 | ||
| 侯玉敏 | 女 | 副教授 | 纳米尺度下物性研究 | 62754147-804 ymhou@pku.edu.cn | 硕导 | ||
| 李方廷 | 男 | 副教授 | 生物物理 | 62759699 Li_fangting@ctb.pku.edu.cn | 硕导 | ||
| 罗强 | 男 | 副教授 | 理论物理 | luoqiang@pku.edu.cn | 硕导 | ||
| 马平 | 男 | 副教授 | 高温超导体材料、物理与器件 | 62751752 maping@pku.edu.cn | 硕导 | ||
| 童玉珍 | 男 | 副教授 | 半导体光电子学 | 半导体物理与器件物理 | 62759726 Yztong16@pku.edu.cn | 硕导 | |
| 王常生 | 男 | 副教授 | 磁学与磁性材料 | 62751740 wangcs@pku.edu.cn | 硕导 | ||
| 赵清 | 女 | 副教授 | 纳米结构与低维物理 | 62753673 zhaoqing@pku.edu.cn | 硕导 | ||
| 林峰 | 男 | 副教授 | 纳米材料和纳米光子学 | 近场光学 | 62752481 linf@pku.edu.cn | 硕导 | |
| 廖志敏 | 男 | 副教授 | 介观量子输运 | 纳米结构光伏和光电子学 | liaozm@pku.edu.cn | 硕导 | |
| 唐宁 | 男 | 讲师 | 宽禁带半导体物理 | 半导体物理与器件物理 | 62751759 ntang@pku.edu.cn | 硕导 | |
| 许福军 | 男 | 讲师 | 宽禁带半导体物理 | 半导体物理与器件物理 | 62751759 fjxu@pku.edu.cn | 硕导 |
