1979年 - 1983年,本科就讀于河北師范大學物理系。
1986年 - 1989年,攻讀西南交通大學固體物理專業碩士研究生,畢業并取得碩士學位。
1994年 - 1996年,博士研究生就讀于中國科學院半導體研究所,畢業并取得博士學位。
1983年,本科畢業后留校工作,先后擔任河北師范大學物理系助教、講師。
1996年,先后在日本NEC電器株式會社筑波研究所、意大利國際理論物理中心和香港科技大學物理系進行光電子器件相關性能預測研究。
2006年,擔任中國科學院半導體研究所副所長、黨委副書記,國家創新研究群體“半導體低維結構中的量子調控”學術帶頭人。
2009年,擔任國家重大科學研究計劃項目(973項目)首席科學家,并入選國家級“新世紀百千萬人才工程”。
2011年,當選為中國科學院院士。
2011年12月 - 2018年04月,擔任中國科學院半導體研究所所長。
2011年12月 - 2014年06月,擔任中國科學院半導體研究所黨委書記。
2015年11月21日,當選發展中國家科學院士。
2017年12月 - 2023年04月,擔任中國科學院副院長。
2018年05月 - 2023年05月,擔任中國科學院大學校長。
2018年06月 - 2023年05月,擔任中國科學院大學黨委書記。
2004年,項目《半導體納米結構物理性質的理論研究》榮獲“國家自然科學獎二等獎”。
2009年,項目《半導體低維結構光學與輸運特性》榮獲“國家自然科學獎二等獎”。
2011年11月,榮獲“何梁何利基金科學與技術進步獎”。
2017年,項目《新型半導體深能級摻雜機制研究》榮獲“國家自然科學獎二等獎”。