聚焦离子束（FIB）已被证明是一种具有卓越空间精度的纳米加工方法，能够实现高精度的沉积和研磨。凭借这些能力，它被广泛应用于先进的微观结构分析和透射电子显微镜（TEM）样品制备[1]，从而能够在原子尺度上分析金属、陶瓷和氧化物薄膜等材料的结构-性能关系，包括单个晶粒、晶界或界面[[2], [3], [4], [5]]。尽管FIB已广泛用于制备对辐照具有抗性的无机材料的高质量TEM样品，但其应用于对辐照敏感的材料仍然具有挑战性。主要限制在于高能离子束研磨不可避免地会导致材料结构损伤，这些损伤可以通过多种途径发生[[6], [7], [8], [9]]：(a) 通过离子束诱导的缺陷积累导致表面非晶化；(b) 结晶性丧失，从而变成多晶态；(c) 相变至完全非晶态。损伤的程度通常取决于材料特性和操作参数。特别是，离子束的加速电压和电流共同决定了两个关键物理过程：离子注入深度和溅射效率[10]。迄今为止，优化策略主要集中在调整这些参数上，降低束流电流和加速电压已被证明是实现加工与辐照损伤之间关键平衡的有效方法[[11], [12], [13]]。然而，对于像有机-无机杂化卤化物钙钛矿（OIHPs）这样的高度敏感材料，上述策略不足以保持其内在结构；实验中的研磨参数需要更多的考虑[14]。
OIHPs因其与微观结构密切相关的优异光电性能而受到广泛关注，成为最有前途的下一代光伏材料之一[15,16]。相关问题，包括A位点阳离子引起的结构不稳定（容忍因子效应）、热驱动的相变、湿度引起的OIHPs不稳定性等，仍有待解决[[17], [18], [19]]。这些限制从根本上源于材料的微观结构，因此进行原子尺度表征对于揭示结构-性能关系以提升OIHPs器件的性能至关重要。然而，对OIHPs的TEM分析面临根本性挑战。首先，由于其本质上脆弱的有机-无机杂化结构，OIHPs对辐照非常敏感[[20], [21], [22]]。例如，甲胺铅碘（MAPbI3）在272 e-Å-2的临界剂量下会完全分解为PbI2，这一剂量远低于常规成像所需的剂量[22]。这种极端的辐射敏感性进一步复杂化了OIHPs块状样品的TEM表征，因为离子束引起的损伤严重限制了TEM样品的制备。对于OIHPs来说，使用FIB制备厚度小于100 nm的样品尤其具有挑战性，因为在研磨过程中最终厚度减小时，其结晶性更容易受到损伤。因此，分析OIHPs结构的方法之一是直接对厚度小于100 nm的样品（如纳米结构）进行TEM表征，或者采用热蒸发和溶液法制备薄膜[20,[23], [24], [25], [26], [27], [28], [29]]。然而，晶体材料的质量与器件制备条件密切相关。在器件制造相关条件下合成的块状样品能更直接地反映光电器件的性能，并且对于揭示块状缺陷、载流子传输和退化机制至关重要。因此，全面了解OIHPs的晶内结构和界面特性更为重要。
由于OIHPs对辐照极其敏感，通过FIB制备高质量的TEM样品仍然是一个重大挑战。尽管一些研究报道了某些卤化物钙钛矿的室温FIB（RT-FIB）[4, 14]，但尚未有关于像MAPbI3这样高度敏感的OIHPs的成功案例，因为离子/电子束造成的损伤会因钙钛矿的成分而异。低温聚焦离子束（cryo-FIB）作为一种有前景的替代方法出现，它在最小化离子束诱导效应方面具有不可替代的优势，尤其是在生物样品制备中。然而，将其应用于MAPbI3 OIHP单晶时引入了新的复杂性：虽然cryo-FIB能有效保持OIHPs的结晶性，但在制备的TEM样品中会出现第二相[30]。除了众所周知的辐照敏感性外，OIHPs在温度变化下还表现出明显的相变[31]，在加热和冷却过程中会发生显著变化[[32], [33], [34]]。同时，卤化物钙钛矿在离子研磨过程中的温度升高发生在皮秒时间尺度上[14]，这意味着无法避免离子研磨过程中的加热。因此，低温处理的必要性需要针对具体情况进行评估。对于不需要低温固定的样品，cryo-FIB会带来更高的成本、操作复杂性和温度驱动的相变。在离子束处理过程中保持OIHPs的结构完整性仍然是一个重大挑战。目前尚未系统讨论影响样品制备过程中钙钛矿结构稳定性的因素，以及离子束对杂化卤化物钙钛矿造成损伤的原理。
在这项工作中，我们详细研究了OIHPs在离子束和电子束照射下的辐射损伤。特别是在传统的无机样品制备中，FIB制备过程中电子束引起的效应经常被忽视，但它们会导致OIHPs的弯曲和裂纹。通过理论模拟和实验控制变量参数测试的结合，我们确定了最小化电子束和离子束对OIHPs影响的最优处理参数。这种方法使得使用RT-FIB成功制备了高辐照敏感性的OIHPs的高质量TEM样品。FIB处理后，OIHP单晶在整个层状结构的薄区域内保持了优异的结晶性和均匀性，为后续的低剂量TEM表征提供了理想的无伪影样品。
