本课题组的研究对象是电子与光电子功能材料及相关的材料复合系统。在绝大多数情况下，它们以固态形式出现并呈现三维或二维的空间周期性。当前，此类材料及其器件的效率、稳定性等性能指标与它们在纳米尺度上的性质——包括晶体结构、原子结构和电子结构——密切相关。量子力学第一性原理（从头计算法）是研究这些性质的最基本工具，而密度泛函理论（DFT）提供了其中效率最高的方法。对复杂材料，DFT 几乎是唯一可行的第一性原理方法。

本课题组的研究可以按不同导向来归纳。譬如，按应用导向可把研究对象分为卤化物钙钛矿光电子材料、氧化物钙钛矿铁电压电材料和其它功能材料系统几大类，按体系导向可把结构模型分为体材料、合金、缺陷、表界面等几类，按方法导向可分为传统 DFT 模拟计算和与数据驱动及机器学习结合的计算材料学研究，等等。

当今的功能材料研究有两个重要特点。一方面，掺杂和固溶（形成合金）被广泛使用，期望通过综合各组分的优点设计并合成新材料。由于模型体系尺寸和计算量的限制，传统 DFT 模拟方法难以满足研究此类复杂材料体系的要求。因此，我们必须跳出传统 DFT 的限制，例如和数据驱动及机器学习方法结合，以期克服这些困难。另一方面，材料的表界面研究占有越来越重要的地位——界面研究与器件性能关系重大，而表面研究是界面研究的基础。为获得不同化学环境下的准确表面模型，需将 DFT 和热力学方法结合，即采用第一性原理原子尺度热力学方法。