材料物理与化学主要围绕四个研究方向培养高素质人才。

　　半导体材料及特性表征方向主要针对半导体材料特别是新材料的理化分析及其制备工艺与设备的研发，是材料科学与微电子学的交叉，处于材料科学前沿的一个重要方向。早在1963年即与科学院半导体所合作研制成功我国第一台半导体硅单晶炉，近40年来始终处于国内半导体晶体生长技术和设备研发的领先地位，在多种半导体和光电子学晶体的生长工艺和设备研发方面硕果累累。在此基础上，陕西省政府于1998年批准成立了以西安理工大学为依托的“陕西省新型半导体材料与设备工程研究中心”，集中开展对半导体新材料制备方法及设备的开发和新材料测试分析方法的研究。

　　薄膜物理与化学方向主要采用化学或电化学方法制备无机薄膜，研究薄膜的化学生长机理，薄膜的物理、化学性能及薄膜的微细加工新技术。

　　熔体深过冷及其遗传性方向是研究金属获得深过冷或急冷后，在极端不平衡条件下发生液固转变制备非晶、微晶准晶及各种功能材料，研究极端不平衡条件下相变过程中材料的结构、物理性质和功能性。研究内容主要包括金属熔体的各种物理与化学净化机理、金属熔体的深过冷、深过冷熔体在非晶涂层环境下的过冷遗传性以及极端不平衡条件下块体亚稳相的形成机理，以及高性能结构材料的制备与表征。

　　高性能电工材料的制备与表征，主要研究不同材料通过熔渗原理制备复合材料及整体材料的原理、工艺、技术及材料的表征，研究Al2O3/Al陶瓷－金属复相材料成形原理、工艺及技术。高性能金属材料表面处理主要用电化学原理深入研究了镁、铝合金微弧氧化瞬间能量的递增、递减速度，溶液导电性及材质与氧化物陶瓷层生长速度、致密性及表面形貌的关系。