Die Forschungsarbeiten des Instituts werden in verschiedenen Arbeitsgruppen unter Anleitung von Hochschullehrern, Dozenten und promovierten Mitarbeitern durchgeführt. Getragen wird ein ganz wesentlicher Teil dieser Arbeiten von Diplomanden und Doktoranden, von denen deutlich mehr als die Hälfte aus Drittmitteln finanziert werden.

Die bearbeiteten Themenkreise gehören zu den Forschungsschwerpunkten "Oberflächen- und Grenzflächenphysik", "Materialphysik" und "Nichtlineare Physik" des Fachbereichs. Insbesondere werden optische und elektronische Eigenschaften sowie die Ultrakurzzeitdynamik in Volumenhalbleitern und niedrigdimensionalen Systemen unter besonderer Beachtung kohärenter und inkohärenter Prozesse und von Vielteilcheneffekten untersucht. Einen weiteren Schwerpunkt bilden ab-initio Studien struktureller, elektronischer, chemischer und vibronischer Eigenschaften von Volumenkristallen, Oberflächen und Grenzflächen. Das Spektrum der untersuchten, technologisch wichtigen Systeme reicht von Halbleitern und deren Oberflächen über Halbleiter- Heterostrukturen und Supergitter bis hin zu Metallen und Hochtemperatur-Supraleitern. Schließlich werden auch Fragestellungen aus dem Bereich der Nichtlinearen Physik bearbeitet.

Eine ganze Reihe der Forschungsprojekte wird unterstützt durch die DFG, die Studienstiftung des Deutschen Volkes, die Bischöfliche Studienförderung Cusanuswerk, das EU Netzwerk "Ab-initio Calculations of Complex Processes in Materials", das BMBF Verbundprojekt 22 "Halbleitergrenzflächen", die DFG Schwerpunktprogramme "Quantenkohärenz in Halbleitern" sowie "Gruppe III-Nitride und ihre Heterostrukturen" und durch das DFG-Graduiertenkolleg "Nichtlineare kontinuierliche Systeme". Das Institut pflegt zahlreiche Kontakte mit Wissenschaftlern im In- und Ausland. Die entsprechenden Forschungskooperationen sind am Ende der Einzelbeiträge angegeben.