半导体材料研究的突破整体上推动了近现代社会科技的进步。而带宽度大于2.2eV的第三代半导体具有更高的击穿电场、热导率、电子饱和速率及抗辐射能力等优越特性，代表着半导体科技的未来。在光电子领域，GaN基蓝光高效发光二极管技术的突破使白光二极管技术走向成熟，由此开辟了人类照明的高效节能新时代。目前，由于高效短波光源在高精度激光加工、生物、医疗、环保等国民经济各领域的重要应用前景，开发短波深紫外发光及激光二极管成为第三代半导体光电材料发展的前沿课题。

对于深紫外波段发光和激光二极管的开发，GaN和ZnO均具有较宽禁带宽度（~ 3.4 eV），即对应着365 nm附近的近紫外发光，因而是很好的候选材料。在分别掺入Al和Mg后，这两种半导体材料（Al_xGa_1-x N和Mg_xZn_1-xO）的带隙可进一步加宽到接近AlN 的6.2 eV和MgO的7.8 eV。但是，两种材料一直存在着P型掺杂难题，即缺乏高效P型材料导致高效PN结发光二级管难以制备。

GaN和ZnO基半导体P型掺杂难题的根源在于其特殊的电子能带结构，即较低的价带顶和导带底。这导致材料掺杂后，电子的施主能级一般较浅，容易激活形成N型载流子；空穴的受主能级多数较深，很难激活形成有效的P型载流子。并且，由于N型施主活跃，很容易补偿破坏掉材料中形成的P型受主。早在60年代，科研人员在GaN高效PN结研究中，即遇到了其P型难于掺杂的挑战，以至于当时世界各地放弃了它的发光二极管研究。但是，日本的赤崎勇等人知难而进，经过二十余年，找到了解决其P型掺杂难题的方法，实现了高效蓝光LED，并因此获得了2014年的诺贝尔物理学奖。但是，高铝组分Al_xGa_1-xN和ZnO的价带底比GaN更低，曾经适用于GaN的简单替代掺杂模式已经失效，能否解决它们的P型掺杂难题已经成为高效深紫外波段发光和激光二极管能否实现的关键。

对这一世界性的P型掺杂难题，实验室团队取得突破性进展，提出了能够抑制施主补偿作用的复合掺杂新策略，为彻底解决宽禁带半导体的P型掺杂难题指明了方向。该团队研究发现表面极性对材料的掺杂生长有重要影响，由此提出了能够抑制施主补偿作用的P型掺杂新策略，即：通过极性表面的约束生长降低受主形成能，保持施主亚稳态来抑制施主补偿作用，之后经触发越过势垒激活为受主稳定态。该团队，以N掺杂ZnO为例，澄清了其P型电导来源，并实现了ZnO的高效电泵同质PN结发光。

基于在宽禁带半导体P型掺杂研究方向取得的突出学术成果，该团队获得了《国家自然科学二等奖》和《吉林省自然科学一等奖》各一项；团队成员分获2014和2015年度国家杰出青年科学基金资助。