70年代初，被“文革”批判過的鄒世昌回到了他的研究崗位。此時，他的研究領域已經轉移到離子束與固體材料相互作用的研究及其在半導體材料和器件中的應用。當時“文化大革命”還在進行。當時可用的設備是國內第壹臺20萬電子伏能量的離子註入機，性能很不穩定。鄒世昌首先參與了CMOS集成電路(電子表分頻器)閾值電壓控制的後期工作，這是我國首次將離子註入應用於半導體集成電路。1974年與上海核研究所合作，在離子註入機上安裝了束準直器和精密測角儀，建立了背散射能譜測量和溝道效應分析系統，應用於離子註入半導體表層組分濃度分布的測定、晶格損傷的分析和摻雜原子的晶格位置。1975完成了氖離子背註入損傷吸收矽中重雜質改善pn結反向泄漏特性的研究工作。同年9月，鄒世昌在西德卡爾斯魯厄“離子束表面分析”國際學術會議上發表了這篇論文，引起了國際同行的好評。令他們驚訝的是，中國已經用世界上超過壹百萬個電子伏特的能量加速器和精密儀器做了實驗。這是我國在國際學術界發表的第壹篇利用離子背散射能譜分析進行半導體研究的論文。1978年與上海光機所合作，在國內率先開展了半導體激光退火的研究工作。在上述技術的基礎上，鄒世昌領導的離子束實驗室系統研究了離子束與固體材料的相互作用，並將其應用於材料的改性、合成、加工和分析，先後完成了以下研究工作。(1)半導體離子註入:研究了離子註入矽的損傷和退火行為，創造性地提出了背面二氧化碳激光輻照離子註入半導體退火和合金化的新方法。這項工作獲得了中國科學院重大科技成果二等獎1982。用雙離子註入獲得磷化銦中最高的載流子濃度和摻雜電激活率，用全離子註入技術研制出國內首個120柵砷化鎵門陣列電路和高速分頻器，獲中國科學院1990科技進步壹等獎。
(2)SOI技術:系統研究了SOI技術，通過離子註入和激光再結晶合成了新的SOI材料。解決了適用於制作電路的激光再結晶SOI材料的表面質量問題，並獲得發明專利。在深入分析SOI材料光學效應的基礎上，提出了壹套無損表征技術，並成功研制了壹種新型CMOS/SOI電路。該項目獲得中國科學院自然科學獎二等獎1990。近年來，SOI材料已投入實際應用，並將成為21世紀矽集成電路的基礎技術，這說明鄒世昌在這壹新的研究領域具有高瞻遠矚的眼光。
(3)離子束微加工:研究了低能離子束轟擊材料表面引起的濺射、損傷和形貌變化等物理現象，利用反應離子束微加工在應時襯底上刻蝕出國內第壹批實用的閃耀全息光柵。照射角度可控，重復過程穩定，衍射效率大大提高。這是光柵制造技術的重大突破，獲得了中國科學院1989國家科技進步二等獎1987。
(4)離子束增強沈積:負責國家“863高技術材料領域材料表面優化”課題，建立並掌握了可控、預置、可重復的離子束增強沈積技術，合成了與基底附著力強、摩擦系數低、耐磨性高的氮化矽和氮化鈦薄膜。
因為這些成就，鄒世昌被選為離子束領域兩個主要國際學術會議的國際委員會成員(離子註入技術-IIT和離子束材料改性-IBMM)。1989獲上海市勞動模範。
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