Kroemer verbetert ic's

In zijn dissertatie onderzocht hij de effecten van elektronen in de op dat moment net uitgevonden transistor uit halfgeleidermateriaal. Na in een aantal Duitse en Amerikaanse onderzoekslaboratoria gewerkt te hebben haalde hij in 1976 de Universiteit van Californië in Santa Barbara over om budget in te zetten voor onderzoek naar nieuw halfgeleidermateriaal op basis van galliumverbindingen, een in de jaren zestig vrij onontgonnen terrein.

Heterostructuren

Ook Kroemer kwam uit bij heterostructuren, elektronische componenten opgebouwd uit twee of meer lagen halfgeleidermateriaal van verschillende samenstelling en dikte. Zowel galliumarsenide als een legering van aluminium en galliumarsenide worden in zulke lagen toegepast, die in dikte variëren van enkele atomen tot duizendsten van millimeters. Door legeringen in samenstelling te variëren of een andere metaalsoort te gebruiken zijn de geleidende eigenschappen van het halfgeleidermateriaal te manipuleren.
Kroemer schreef zijn voorstel voor een heterotransistor in 1957 toen hij voor Radio Corporation of America werkte. De manipulatie van zoutkristallen in halfgeleidermateriaal bleek een enorme verbetering van transistors, vooral in toepassingen met hoge frequenties. Deze uitvinding vond zijn toepassing in communicatie-satelliet, mobiele telefoon en in lasers.
Pas na de ontwikkeling van de zogenaamde epitaxy-theorie is Kroemers onderzoek op het gebied van op moleculair niveau gemanipuleerde kristallen, gemeengoed geworden in de natuurkunde. Momenteel doet hij nog steeds voor de Universiteit van Californië onderzoek naar supergeleidende eigenschappen van indium en arsenium en andere stoffen.