熊教授的研究背景是凝聚态光谱学和超快光谱学，主要关注低维量子材料因为尺度和维度而引起的量子局限效及其产生的新奇物理性质、微腔增强光-物质相互作用、以及光子学和光电子学器件。
1. 半导体微腔光-物质强耦合相互作用、激子极化激元BEC和激射以及非平衡态动力学；
2. 钙钛矿半导体激子精细结构、微腔激子极化激元人工晶格、非线性动力学和激子极化激元器件；
3. 二维层状材料及范德华异质结的载流子超快动力学、电荷和能量传递的动力学；
4. 新型二维材料及范德华异质结的光子学和光电子学器件。

在国际知名杂志上发表了330多篇文章，其中包括《Nature》4篇，《Nature Physics》、《Nature Review Physics》、《Nature Materials》、《Nature Photonics》、《Nature Nanotechnology》及《Nature Communications》等子刊30篇，《Science》1篇及《Science Advances》8篇），《Physical Review Letters》2篇，《Light Science & Applications》2篇，总引用次数超过30000次，H-因子97。科睿唯安交叉领域全球高被引科学家（2019-2023）。主持或参与编撰图书及章节5部，国际及中国专利授权9项。