В 1968 году стало ясно, что не одни советские физики работают над этим исследованием гетероструктур. Оказалось, что Алфёров и его команда всего лишь на месяц опередили исследователей из лаборатории IBM в своем открытии гетероструктуры типа AlxGa1-xAs. Кроме IBM в исследовательской гонке приняли участие такие монстры электроники и полупроводниковой физики, как компании Bell Telephone и RCA.
В лаборатории Н. А. Горюновой удалось подобрать новый вариант гетероструктуры – тройное соединение AlGaAs, что позволило определить популярную на сегодня в электронном мире гетеропару GaAs/AlGaAs.
К концу 1969 года советские ученые во главе с Алфёровым реализовали практически все возможные идеи управления электронными и световыми потоками в классических гетероструктурах на основе системы арсенид галлия – арсенид алюминия.
Кроме создания гетероструктуры, близкой по своим свойствам к идеальной модели, группа ученых под руководством Алфёрова создала первый в мире полупроводниковый гетеролазер, работающий в непрерывном режиме при комнатной температуре. Конкуренты из Bell Telephone и RCA предложили лишь более слабые варианты, базирующиеся на использовании в лазерах одиночной гетероструктуры pAlGaAs-pGaAs.
В августе 1969 года Алфёров совершил первую свою поездку в США на Международную конференцию по люминесценции в Ньюарке, штат Делавер. Ученый не отказал себе в удовольствии и выступил с докладом, в котором упомянул характеристики созданных лазеров на основе AlGaAs. Эффект от доклада Алфёрова превысил все ожидания – американцы намного отстали в своих исследованиях, и только специалисты из Bell Telephone спустя несколько месяцев повторили успех советских ученых.
На основе разработанной в 1970-х годах Алфёровым технологии высокоэффективных и радиационностойких солнечных элементов на основе гетероструктур AlGaAs/GaAs в Советском Союзе впервые в мире было организовано массовое производство гетероструктурных солнечных элементов для космических батарей. Когда подобные работы опубликовали американские ученые, советские батареи уже много лет использовались для различных целей. В частности, одна из таких батарей была установлена в 1986 году на космической станции «Мир». В течение многих лет эксплуатации она работала без существенного снижения мощности.
В 1970 году на основе идеальных переходов в многокомпонентных соединениях InGaAsP (предложенных Алфёровым) были сконструированы полупроводниковые лазеры, использующиеся, в частности, как источники излучения в волоконно-оптических линиях связи повышенной дальности.
В том же 1970 году Жорес Иванович Алфёров успешно защитил свою докторскую диссертацию, в которой обобщил исследования гетеропереходов в полупроводниках, преимущества использования гетероструктур в лазерах, солнечных батареях, транзисторах и т. д. За эту работу ученому была присуждена степень доктора физико-математических наук.
За небольшой срок Жорес Алфёров добился поистине феноменальных результатов. Его работы привели к бурному развитию волоконно-оптических систем связи. В следующем году ученому была присуждена первая международная награда – золотая медаль Баллантайна Франклиновского института в США (Филадельфия), которую в мире науки называют «малой Нобелевской премией». К 2001 году кроме Алфёрова аналогичной медалью были награждены только три советских физика – П. Капица, Н. Боголюбов и А. Сахаров.
В 1972 году ученый вместе со своими учениками-коллегами был удостоен Ленинской премии. В этом же году Жорес Иванович стал профессором Л ЭТИ, а в следующем – заведующим базовой кафедрой оптоэлектроники (ЭО) на факультете электронной техники ФТИ. В 1988 году Ж. И. Алфёров организовал в Санкт-Петербургском политехническом институте физико-технический факультет и стал его деканом.
Работы Алфёрова 90-х годов XX века были посвящены исследованиям свойств наноструктур пониженной размерности: квантовых проволок и квантовых точек.
10 октября 2000 года Нобелевский комитет по физике присудил Нобелевскую премию 2000 года Жоресу Ивановичу Алфёрову, Херберту Крёмеру и Джеку Килби за «их базовые работы в области информационных и коммуникационных систем». Конкретно Алфёров и Крёмер получили премию «за разработку полупроводниковых гетероструктур, которые используются в сверхбыстрых микроэлектронных компонентах и оптоволоконной связи».
Своими работами все три лауреата значительно ускорили развитие современной техники, в частности Алфёров и Крёмер открыли и разработали быстрые и надежные опто– и микроэлектронные компоненты, которые сегодня используются в самых различных областях.
Денежную премию в 1 млн долларов ученые разделили между собой в таких пропорциях: Джек Килби за свои работы в области интегральных схем получил половину премии, а другая половина была поровну разделена между Алфёровым и Крёмером.
В своей презентационной речи, произнесенной 10 декабря 2000 года, профессор Шведской королевской академии наук Торд Клесон проанализировал главные достижения трех великих ученых. Свою нобелевскую лекцию Алфёров прочитал 8 декабря 2000 года в Стокгольмском университете на отличном английском языке и без конспекта.
В 1967 году Жорес Алфёров женился на Тамаре Георгиевне Дарской, дочери известного актера. Его жена некоторое время работала под руководством академика В. П. Глушко в Москве. Влюбленные люди около полугода летали друг к другу из Москвы в Ленинград и обратно, пока Тамара не согласилась переехать в Ленинград.
В свободное от науки время ученый интересуется историей Второй мировой войны.
Уже в довольно позднем возрасте Алфёров начал свою карьеру политика. В 1989 году он был избран народным депутатом СССР, входил в Межрегиональную депутатскую группу. После развала Союза он не забросил свою политическую деятельность.
Осенью 1995 года знаменитый ученый был включен в качестве кандидата в общефедеральный список избирательного объединения «Всероссийское общественно-политическое движение “Наш дом – Россия”». По результатам голосования по общефедеральному округу он был избран депутатом российской Государственной думы второго созыва (с 1995 года), а через некоторое время стал членом комитета по образованию и науке (подкомитет по науке).
В 1997 году Алфёров был включен в состав Научного совета Совета безопасности Российской Федерации.
В 1999 году Жорес Иванович был избран депутатом Государственной думы РФ третьего созыва. Ученый был членом фракции КПРФ, наследницы КПСС, в которой Алфёров состоял с 1965 года по август 1991 года. Кроме того, ученый был членом бюро Ленинградского обкома КПСС в 1988–1990 годах, делегатом XXVII съезда КПСС.
