L’activité principale de recherche du CRHEA est liée à l’épitaxie des semi-conducteurs. Le terme "épitaxie", tiré du grec "epi" (par dessus) et "taxis" (ordre) a été proposé en 1928 par le minéralogiste français Louis Royer pour désigner la juxtaposition de deux espèces cristallines. Actuellement, on utilise le terme d'épitaxie pour tout dépôt monocristallin dont l'orientation est fixée par un substrat. Si ce substrat est de même nature que le dépôt, on parle d'homoépitaxie, s'il est de nature différente, on emploie le terme d'hétéroépitaxie. Les matériaux épitaxiés sont analysés par différentes techniques de caractérisations structurales et optiques. Les matériaux sont ensuite processés sous forme de micro et nanodispositifs dans un environnement de salle blanche.

L’activité de recherche au CRHEA est organisée autour de trois équipes de recherche, un service commun de recherche et des axes transverses. Les trois équipes de recherche sont l’équipe Electro, l’équipe Opto et l’équipe Nano. Le service commun de recherche conduit à la fois une activité propre de recherche et une activité de soutien à la recherche. Les axes transverses rassemblent chercheurs et ingénieurs des différentes équipes et permettent de conduire une activité pluridisciplinaire répondant à des enjeux sociétaux importants.