氧化物半导体材料包含了氧化锌（ZnO）、氧化镓（Ga 2 O 3 ）、钙钛矿（CaTiO 3 ）等材料。氧化物半导体作为第三代半导体的重要组成部分和Ⅲ族氮化物的补充，具有其独特的性能优势和巨大的潜力。
ZnO的禁带宽度为3.37eV，与GaN相近，其对应的发光波长也位于短波长区域。其激子结合能高达60meV，在常见的半导体材料中首屈一指，远远大于室温下的热能（26meV），因此其激子可以在室温下稳定存在。这样，ZnO可以通过激子对散射的方式实现受激发射，这种模式比其他激子结合能较小的半导体中通常采用的电子-空穴受激发射模式的阈值低两个量级以上。因此，ZnO是实现更低阈值半导体激光器富有潜力的材料。
和Ⅲ族氮化物相比，ZnO具有相当的带隙宽度、高饱和电子漂移速率和高击穿场强等优越的电子性能，是发展高温、高频、大功率微电子器件的优选材料之一。特别是纤锌矿结构的ZnO，其Zn原子和O原子的电负性相差更大，比GaN具有更强的离子性，所以具有更强的极化效应，其自发极化系数是GaN材料的近2倍。在异质结构中，材料的应变又导致极强的压电极化，从而对异质结构的能带发生调控，进而影响相关器件的性能。基于强极化诱导作用和巨大能带偏移，界面处可形成强量子局域化的高浓度2DEG（二维电子气），即使在不掺杂的情况下，也可感生高达10 13 cm -2 的2DEG。
因此ZnO在高效激子型短波长发光器件、低阈值高功率激光器、紫外光探测器件、固态照明、透明显示和太阳能电池等领域具有广阔的应用前景。ZnO材料具有过渡金属氧化物特有的电子强关联特性，通过磁性元素掺杂形成的ZnO基稀磁半导体具有较高的居里温度，有望实现室温工作的自旋电子器件，而丰富的ZnO纳米结构已被证明在压电传感、生物检测和能源存储等领域具有重要的应用。
然而当前ZnO材料面临着p型掺杂难题。ZnO材料由于存在大量的本征缺陷以及杂质的自补偿效应，使得非掺杂的ZnO材料表现为n型导电，实现稳定、高效、低阻的p型ZnO具有较大的挑战性。目前，ZnO电注入发光器件的研究的重点是p型ZnO材料的制备。
Ga 2 O 3 是一种宽禁带半导体材料，在光电子器件方面有广阔的应用前景，包括透明导电材料、平板显示、钝化覆盖层、高温气体探测器和深紫外探测器。Ga 2 O 3 材料在功率电子器件方面也开始受到研究机构的重视；同时，Ga 2 O 3 能通过提拉法快速制备。作为衬底材料，可用来制备大功率GaN基LED；也可以利用同质外延制备新型Ga 2 O 3 基功率电子器件，是一种很有潜力的新型宽禁带半导体材料。
GaTiO 3 晶体结构是世界上最为常见的化合物材料结构。GaTiO 3 太阳能电池技术是近五年来太阳能光伏领域发展最为迅速的一种技术，也是目前GaTiO 3 材料光电技术应用受到高度重视的发展方向。光电转换效率（PCE）不断攀升，发展速度如此迅速，得益于GaTiO 3 材料本身的优越特性：优良的光学参数、能带可调控、载流子的双极输运、高迁移率、长使用寿命、制备方法简单多样、低成本、低能耗等。