Badania prowadzone są w ramach działalności 6 laboratoriów:

- Laboratorium Technologii Próżniowych i Plazmowych (LTPiP)
- Laboratorium Urządzeń Elektronooptycznych (LUE)
- Laboratorium Powłok Optycznych (LPO)
- Laboratorium Optycznej i Elektrycznej Diagnostyki Nanomateriałów (LOiEDN)
- Laboratorium Technologii Nanomateriałów (LTN)
- Laboratorium fotowoltaiczne (SolarLab)

Zakres prac prowadzonych w Laboratorium Technologii Próżniowych i Plazmowych obejmuje badania technologii próżniowego otrzymywania warstw PVD (np. metoda magnetronowego rozpylania) oraz opracowanie konstrukcji i wykonywanie specjalistycznych urządzeń dedykowanych dla procesów osadzania próżniowego cienkich warstw jednoskładnikowych, wieloskładnikowych, kompozytowych itp. Prowadzone są prace konstrukcyjne nad standardowymi i niestandardowymi magnetronowymi źródłami rozpylającymi (opatentowane rozwiązania konstrukcyjne). Urządzenia te pozwalają na realizowanie nowatorskich technologii, m. in. na otrzymywanie warstw metodą rozpylania magnetronowego przy bardzo dużych mocach wydzielanych w materiale rozpylanym (~3100W/cm²) i wysokowydajne nanoszenie warstw dielektrycznych metodą impulsowego reaktywnego magnetronowego rozpylania. Warunki i parametry wyładowania jarzeniowego są diagnozowane metodami sondy Langmuira i spektroskopii widma emisyjnego plazmy (OES). Unikatowe cechy źródeł magnetronowych kołowych umożliwiły opracowanie oryginalnej technologii nanoszenia warstw metalicznych o dużej czystości (bez obecności gazu roboczego) i z bardzo dużą wydajnością. Metodę tą zdefiniowano, jako tzw. stałoprądowe autorozpylanie magnetronowe (proces osadzania warstw wyłącznie w obecności par metalu rozpylanego). Metoda autorozpylania została rozszerzona również na przypadek impulsowego zasilania magnetronowego. Opracowanie tego nowatorskiego sposobu otrzymywania warstw wybranych materiałów było to możliwe dzięki oryginalnym modyfikacjom jednostek zasilających wyrzutnie magnetronowe. Wyrzutnie magnetronowe planarne typu WM (kołowe WMK, planarne WMP) są wykorzystywane w innych Zakładach Wydziału Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki oraz w krajowych jednostkach naukowo-badawczych.

Ponadto w LTPiP powadzone są badania emiterów polowych. Mierzone są charakterystyki elektronowej emisji polowej cienkich warstw jednoskładnikowych, warstw związków chemicznych i innych. W ramach współpracy badawczej z Uniwersytetem Limoges (poprzednio Lille) we Francji badano również efekty emisji polowej z warstw kompozytowych, otrzymywanych technikami atmosferycznego natryskiwania plazmowego.

W Laboratorium Urządzeń Elektronooptycznych, przedmiotem badawczych prac koncepcyjno-konstrukcyjnych, jest szeroko rozumiana skaningowa mikroskopia elektronowa. W szczególności istotny wkład na tym polu wniesiono w dziedzinie aberracji elektronooptycznych oraz metod detekcji sygnałów i obrazowania w skaningowej mikroskopii elektronowej. W Laboratorium opracowano takie unikatowe urządzenia elektronowiązkowe, jak drążarka elektronowiązkowa oraz serię skaningowych mikroskopów elektronowych różnego przeznaczenia (wyróżnione nagrodami Ministra). Do osiągnięć naukowych należy między innymi opracowanie metody trójwymiarowego obrazowania powierzchni w skaningowym mikroskopie elektronowym oraz nowych systemów detekcji sygnałów do mikroskopii niskopróżniowej. Jedno z ostatnich rozwiązań w tej tematyce: „zespolony detektor kierunkowy elektronów”, zostało nagrodzone Złotym Medalem na targach wynalazków INPEX 2014 w Pitsburgu, USA. Obecnie prowadzone są prace nad kolejnym nowatorskim rozwiązaniem przeznaczonym do mikroskopów elektronowych typu VP/ESEM, tj. „współosiowym mikro-źródle jonowym Ar+ ” (zgłoszenie patentowe P.411755). Nowatorskie rozwiązania opracowane w LUE chroni 19 patentów krajowych i zagranicznych. Licencje na cztery z tych rozwiązań sprzedano firmie Carl Zeiss (2004).

W ramach działalności Laboratorium Optycznej i Elektrycznej Diagnostyki Nanomateriałów prowadzone są badania z zakresu wytwarzania i analizy właściwości cienkich warstw na bazie metali, tlenków, i półprzewodników w tym materiałów domieszkowanych m.in. pierwiastkami ziem rzadkich. Zakres prac prowadzonych obecnie w Zakładzie dotyczy nowych materiałów wielofunkcyjnych, które to charakteryzują się m.in. nanokrystaliczną strukturą oraz unikatowymi właściwościami elektrycznymi i optycznymi. W szczególności wytwarzane i badane są przezroczyste dla światła powłoki tlenkowe, a przy tym o właściwościach półprzewodzących lub przewodzących dla potrzeb transparentnej elektroniki.

Obszar działalności Laboratorium Powłok Optycznych, to głównie zagadnienia związane z projektowaniem, wytwarzaniem i charakteryzacją funkcjonalnych (pasywnych i aktywnych) powłok optycznych przeznaczonych do różnych zastosowań. W ramach działalności badawczej podejmowane są między innymi zagadnienia związane z numerycznym projektowaniem i analizą powłok anyodbiciowych, niskoemisyjnych, typu solar contol, czy elektro-, termo- i gazochromowych.

Zagadnienia rozwijane w ramach Laboratorium Technologii Nanomateriałów skupione są przede wszystkim wokół tematyki związanej z syntezą oraz diagnostyką funkcjonalnych nanomateriałów przeznaczonych do różnych zastosowań, między innymi o właściwościach fotokatalitycznych, fotoluminescencyjnych, czy sensorów gazów.