基于团队前期开发的高迁移率铋基二维半导体Bi2O2Se（Nature Nanotech. 2017）、超平整氮化硼介电层（Nature Mater. 2024）及电子级石墨烯单晶晶圆（Sci. Bull. 2019）等制备技术，发展晶圆级二维材料的智能化制造方法与装备，实现在工业衬底上新型二维电子材料的可控、批量制备，为后摩尔时代新器件及应用开发奠定材料基础。
依托团队在低维材料表界面结构物性表征、量子调控与拓扑电子/声子探测（Nature Mater. 2010； Nature Chem. 2012； Nature Nanotech. 2024； PRL 2023—2026）方面的研究积累，开发表界面结构、电子与声子等的新型探测方法，开展多物理场（力、电、光、热等）下低维材料表界面原子结构的原位动态表征，研究表界面结构与物性的构效关系以及新奇量子效应，实现表界面电子结构调控与异质界面热管理。
基于前期发展的石墨烯电镜载网技术及冷冻电镜成像基础（Adv. Mater. 2017; Nature Methods 2023；Nature Commun. 2025），拟攻克冷冻电镜载网中蛋白大分子、光刻胶聚合物的界面取向吸附及电子辐照稳定性等难题，解析小蛋白和光刻胶分子的高分辨三维结构及界面行为，并推动新型冷冻电镜载网的国产化替代。
利用团队在铋基二维半导体与高κ栅介质集成（Nature Mater. 2023；Nature Electron. 2020；Nature Electron. 2022）及其高性能二维鳍式晶体管、二维环栅晶体管（Nature 2023；Naure Mater. 2025）等方面的技术积累，发展晶圆级三维异质集成方法，融合多种低维功能材料（存储、计算、热管理、隔离层等），实现高能效三维异质集成器件的构筑与性能调控。
立足最新发现的铋基二维铁电氧化物及其超低电压、高耐久二维铁电晶体管技术（Science 2026），探索和发现适用于存算一体架构的高能效新材料体系，突破低维存算一体材料的可控制备与界面调控方法，设计并开发面向边缘智能的低维存算一体芯片与系统，并探索其性能极限与能效边界。
近日，北京大学化学与分子工程学院彭海琳教授、谭聪伟副研究员课题组在二维半导体材料与硅基芯片集成领域取得重要进展，研究团队发展出一种应力调控的新型干法转移技术，首次实现4英寸无裂纹、高完整性、高洁净度的单晶二维Bi2O2Se薄膜向硅基晶圆的单片集成，为后摩尔时代高性能二维半导体器件的规模化应用奠定了关键技术基础。相关成果以“Monolithic Integration of Crack‐Free 2D Bi2O2Se via Stress Modulation”为题，于2026年4月2日，在线发表于国际材料科学领域顶级期刊《Advanced Materials》。
2026年1月29日，北京大学化学与分子工程学院彭海琳教授研究团队在《科学》（Science）在线发表了题为《晶圆级超薄且均匀的范德华铁电氧化物》“Wafer-scale ultrathin and uniform van der Waals ferroelectric oxide”的研究长文（Science 2026, 391, eadz1655.DOI: 10.1126/science.adz1655），报道了一种新型高介电常数（κ）范德华铁电材料α-硒酸铋（ Bi2SeO5 ），成功实现了后道工艺兼容的晶圆级超薄均匀铁电薄膜制备。
近期，北京大学化学与分子工程学院彭海琳教授、谭聪伟副研究员团队与中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心屈凡明研究员、吕力研究员团队等合作，基于化学气相沉积生长的高质量 Bi2O2Se 纳米带，制备了纳米器件，并在低温强磁场环境下开展了系统的输运研究。相关成果以 "Quantized Conductance in a CVD-Grown Nanoribbon with Hidden Rashba Effect" 为题发表于 Physical Review Letters 136, 046302 (2026)。
彭海琳课题组应邀对铋基二维半导体的发展进行了论述和展望，相关成果以题为“2D bismuth oxyselenide semiconductor for future electronics”（面向未来电子技术的二维氧化硒化铋半导体）的封面文章，发表于电子学国际顶级期刊《自然评论·电气工程》（Nature Reviews Electrical Engineering 2025, 2, 494–513）;此外，该课题组最近还在CCS Chemistry上应邀撰写了题为“Synthesis of High-κ van der Waals Dielectric for Two-Dimensional Electronics”（面向二维电子学的高κ范德华电介质合成，https://doi.org/10.31635/ccschem.025.202506866）的综述文章，重点阐述了二维电子学中高 κ 范德华栅电介质的研究现状与未来合成发展方向。
