量子材料和器件方向依托微系统所先进的原位电子结构研究平台和强大的微纳加工和测试能力，围绕拓扑材料、超导材料、低维材料等研究方向，开展原子级精度的材料制备方法—微观电子结构表征和调控—新型量子器件制造为核心的前沿基础研究和颠覆性器件探索工作。通过突破新型量子材料、人工材料的精确制备和电子结构调控，推动新奇量子现象的基础研究和应用探索。一方面，探索新型低维强关联材料体系，为量子多体问题研究提供新的材料平台和研究切入点，加深对于多体相互作用的理解；另一方面，探索具有理想电子结构和环境稳定的低维材料、拓扑材料等，着力发展新型信息功能材料；最后，构建新型人工量子材料，通过不同量子现象交叉诱导新奇量子现象的实现，构建具有颠覆性的新型电子器件。