Bismuth selenide Bi2Se3 was grown by molecular beam epitaxy, while carrier density and mobility were measured directly in situ as a function of film thickness. Carrier density shows high interface n-doping (1.5 × 1013 cm−2) at the onset of film conduction and bulk dopant density of ∼5 × 1011 cm−2 per quintuple-layer unit, roughly independent of growth temperature profile. Mobility depends more strongly on the growth temperature and is related to the crystalline quality of the samples quantified by ex-situ atomic force microscopy measurements. These results indicate that Bi2Se3 as prepared by widely employed parameters is n-doped before exposure to atmosphere, the doping is largely interfacial in origin, and dopants are not the limiting disorder in present Bi2Se3 films.

1.
H.
Zhang
,
C.-X.
Liu
,
X.-L.
Qi
,
X.
Dai
,
Z.
Fang
, and
S.-C.
Zhang
,
Nat. Phys.
5
,
438
(
2009
).
2.
Y.
Xia
,
D.
Qian
,
D.
Hsieh
,
L.
Wray
,
A.
Pal
,
H.
Lin
,
A.
Bansil
,
D.
Grauer
,
Y. S.
Hor
,
R. J.
Cava
, and
M. Z.
Hasan
,
Nat. Phys.
5
,
398
(
2009
).
3.
G.
Zhang
,
H.
Qin
,
J.
Teng
,
J.
Guo
,
Q.
Guo
,
X.
Dai
,
Z.
Fang
, and
K.
Wu
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
053114
(
2009
).
4.
H. D.
Li
,
Z. Y.
Wang
,
X.
Kan
,
X.
Guo
,
H. T.
He
,
Z.
Wang
,
J. N.
Wang
,
T. L.
Wong
,
N.
Wang
, and
M. H.
Xie
,
New J. Phys.
12
,
103038
(
2010
).
5.
N.
Bansal
,
Y. S.
Kim
,
E.
Edrey
,
M.
Brahlek
,
Y.
Horibe
,
K.
Iida
,
M.
Tanimura
,
G.-H.
Li
,
T.
Feng
,
H.-D.
Lee
,
T.
Gustafsson
,
E.
Andrei
, and
S.
Oh
,
Thin Solid Films
520
,
224
(
2011
).
6.
A. A.
Taskin
,
S.
Sasaki
,
K.
Segawa
, and
Y.
Ando
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
066803
(
2012
); e-print arXiv:1204.1829.
7.
N. P.
Butch
,
K.
Kirshenbaum
,
P.
Syers
,
A. B.
Sushkov
,
G. S.
Jenkins
,
H. D.
Drew
, and
J.
Paglione
,
Phys. Rev. B
81
,
241301
(
2010
).
8.
D.
Kim
,
S.
Cho
,
N. P.
Butch
,
P.
Syers
,
K.
Kirshenbaum
,
S.
Adam
,
J.
Paglione
, and
M. S.
Fuhrer
,
Nat. Phys.
8
,
460
(
2012
).
9.
M.
Brahlek
,
Y. S.
Kim
,
N.
Bansal
,
E.
Edrey
, and
S.
Oh
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
012109
(
2011
).
10.
R. B.
Jacobs-Gedrim
,
C. A.
Durcan
,
N.
Jain
, and
B.
Yu
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
143103
(
2012
).
11.
V. A.
Golyashov
,
K. A.
Kokh
,
S. V.
Makarenko
,
K. N.
Romanyuk
,
I. P.
Prosvirin
,
A. V.
Kalinkin
,
O. E.
Tereshchenko
,
A. S.
Kozhukhov
,
D. V.
Sheglov
,
S. V.
Eremeev
,
S. D.
Borisova
, and
E. V.
Chulkov
,
J. Appl. Phys.
112
,
113702
(
2012
).
12.
L. V.
Yashina
,
J.
Sánchez-Barriga
,
M. R.
Scholz
,
A. A.
Volykhov
,
A. P.
Sirotina
,
V. S.
Neudachina
,
M. E.
Tamm
,
A.
Varykhalov
,
D.
Marchenko
,
G.
Springholz
,
G.
Bauer
,
A.
Knop-Gericke
, and
O.
Rader
,
ACS Nano
7
,
5181
(
2013
).
13.
J.
Hellerstedt
,
J. H.
Chen
,
D.
Kim
,
W. G.
Cullen
,
C. X.
Zheng
, and
M. S.
Fuhrer
,
Proc. SPIE
8923
,
89230
P (
2013
).
14.
N.
Bansal
,
Y.
Kim
,
M.
Brahlek
,
E.
Edrey
, and
S.
Oh
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
116804
(
2012
); e-print arXiv:1104.5709.
15.
Y. S.
Kim
,
M.
Brahlek
,
N.
Bansal
,
E.
Edrey
,
G. A.
Kapilevich
,
K.
Iida
,
M.
Tanimura
,
Y.
Horibe
,
S.-W.
Cheong
, and
S.
Oh
,
Phys. Rev. B
84
,
073109
(
2011
); e-print arXiv:1104.0913.
16.
G.
Zhang
,
H.
Qin
,
J.
Chen
,
X.
He
,
L.
Lu
,
Y.
Li
, and
K.
Wu
,
Adv. Funct. Mater.
21
,
2351
(
2011
).
17.
J.
Chang
,
Y.-S.
Park
, and
S.-K.
Kim
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
152910
(
2008
).
18.
M. T.
Edmonds
,
J. T.
Hellerstedt
,
A.
Tadich
,
A.
Schenk
,
K. M.
O'Donnell
,
J.
Tosado
,
N.
P.
Butch
,
P.
Syers
,
J.
Paglione
, and
M. S.
Fuhrer
,
ACS Nano
8
(
6
),
6400
6406
(
2014
).
19.
M. T.
Edmonds
,
J. T.
Hellerstedt
,
A.
Tadich
,
A.
Schenk
,
K. M.
O'Donnell
,
J.
Tosado
,
N. P.
Butch
,
P.
Syers
,
J.
Paglione
, and
M. S.
Fuhrer
,
J. Phys. Chem. C
118
(
35
),
20413
20419
.
You do not currently have access to this content.