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Abstract

The oscillatory magnetoresistance (Shubnikov-de Haas effect) was observed on n-type Bi2See single crystals between 1.6 and 4.2 K. The electron concentrations ranged from about 4 × 1017 to 4 × 1019 cm−3. Stationary magnetic fields up to 10.5 T were available. The angular dependence of the Shubnikov-de Haas periods revealed an almost rotational symmetry of the Fermi surface around the kc = 0 a parabolic ε(k⊥) relation is found, parallel to the kc-axis an increasing nonparabolicity is evaluated. Only above 1019 electrons/cm3 the deviation of the shape of the Fermi surface from that of an ellipsoid of rotational symmetry becomes significant. The cyclotron mass mc perpendicular to the kc-axis (Bc) is determined to be 0.124 m0 in the whole concentration range. Fermi energies are evaluated up to 160 meV. The single-valley model for the lowest conduction band of Bi2See is confirmed.

Der oszillatorische Anteil der magnetischen Widerstandsänderung (Shubnikov-de Haas-Effekt) wurde an n-leitenden Bi2See-Einkristallen zwischen 1,6 und 4,2 K beobachtet. Die Elektronenkonzentrationen lagen im Bereich von etwa 4 × 1017 bis 4 × 1019 cm−3. Stationäre Magnetfelder bis 10,5 T standen zur Verfügung. Die Winkelabhängigkeit der Shubnikov-de Haas-Periodenließ eine um die kc-Achse nahezu rotationssymmetrische Form des Fermi-Körpers mit geringer Verzerrung von dreizähliger Symmetrie erkennen. Senkrecht zur kc-Achse für kc = 0 wurde ein parabolischer ε(k⊥)-Verlauf, parallel zur kc-Achse eine zunehmende Nichtparabolizität gefunden. Erst bei Konzentrationen über 1019 cm−3 wird die Abweichung der Gestalt des Fermi-Körpers von der eines Rotationsellipsoids wesentlich. Die Zyklotronmasse mc senkrecht zur kc-Achse (Bc) wurde im gesamted Konzentrationsbereich zu 0,124 m0 bestimmt. Fermienergien bis zu 160 meV wurden gefunden. Das Ein-Valley-Modell für das energetisch tiefste Leitungsband von Bi2Se3 wurde bestätigt.