打算到城市大学做教授之后，朱剑豪想开展当时香港没有的等离子体科学的研究，1995年就开始申请项目。1996年初正式签约成为城大教授后，朱剑豪建立了香港城市大学等离子实验室。经过几年发展，该实验室现已成为世界上最有名的多用途等离子浸入与离子注入（PIII）实验室之一，他本人被选为国际等离子体注入与沉积委员会执行主席。
    朱剑豪在国际上较早开展PIII技术研究，开发的DC-PIII技术可以大大提高大批量硅片的等离子体处理效率；提出了基于微软视窗的模拟程序，可以更加准确地模拟内表面和不规则表面的等离子体注入过程；制备出了高洁净、超薄SOI材料和新型高导热SOI材料SOAN(氮化铝埋层上硅)，并将该技术拓展到其他超薄半导体材料制备。
最近几年，朱剑豪转向了PIII技术在生物材料的研究。他说：“现在学术界有两大课题——能源和生物。我们最近开始做与能源相关的一些课题，例如研制效率更高的太阳能电池感光材料。我们在生物方面开展的研究较多，下一代生物芯片、传感器的前景很好。”
    生物医用材料的表面组成和结构对其植入效果和使用寿命有很大影响。朱剑豪将氢离子注入到硅片表面，首次获得了具有生物活性的硅材料，使得硅基生物传感器有可能应用于人体；他发现氢离子注入纳米氧化钛涂层具有良好的生物活性，可用于制作骨植入材料；他还发现，在镍钛形状记忆合金表面注入高反应活性碳、氮和氧离子，可有效抑制有毒的镍离子进入人体。年销售额超过20亿美元的瑞士著名医药器械公司SYNTHES，出资资助朱剑豪进行镍钛合金表面改性的应用开发。目前，镍钛形状记忆合金支架正在香港大学医学院进行临床试验。
    除了科研，朱剑豪还是一名运动员，他坚持每天运动两小时以上，周一、三、五游泳，周二、四、六打球，星期天去健身房锻炼。“昨天还游了4000米，”朱剑豪说，“健康很重要，一定要运动，但是我晚上运动回来也工作很晚，我一周工作7天。家庭、运动、教学、研究、工业应用都很重要，全部都要做。”