随着能源需求的不断增加以及可再生能源储量的急剧减少,能源危机问题成为经济发展的瓶颈。在过去几年,热电材料以及拓扑材料等量子功能材料引起了大家广泛的研究兴趣。热电材料具有将废弃的热变成有用的电能的能力,而拓扑材料的应用可以极大的改善电子学器件的散热问题。这两类材料将为日益严峻的能源危机问题提供行之有效的解决方案。本论文利用非弹性中子散射/衍射,拉曼和角分辨光电子能谱等实验手段对热电材料SnSe体系以及拓扑节点线半金属ZrSiSe做了系统的研究。取得了以下的研究成果:我们研究了 Na掺杂SnSe的电子结构和声子动力学随温度的变化。我们的数据表明,在低温下,沿Γ-Z方向的有效质量具有弱的温度依赖性。化学势随温度的显著变化与该空穴掺杂材料中空穴的热激发有关。然而,带隙随温度的增加表明在价带顶部和导带底部附近的电子结构的变化也被需要考虑,以便定量地描述费米能级周围的电子性质。INS数据表明,随着温度的升高,低能TO1和TA声子模式对晶格热导率的下降有贡献,而TO2模对晶格热导率的下降没有贡献。此外,我们的INS数据表明,外在因素,如缺陷或晶界,对降低晶格热导率有很强的影响,可以有效地改善Na掺杂SnSe中热电的性能。我们的发现为更好地理解Na掺杂SnSe的高热电性能提供了有价值的信息,这对于进一步提高SnSe中ZT是有帮助的。特别地,电子结构和声子动力学随温度的显著变化表明,仅仅采用低温能带结构或声子动力学作为输入参数来推断热电性能是不够的,并且它们的温度演化过程有待进一步研究以便定量地解释空穴掺杂SnSe的高热电性能。通过中子衍射,中子全散射,非弹性中子散射和拉曼光谱我们系统的研究了掺杂SnSe的晶格非谐性。随着温度的升高,我们发现第一个PDF峰从对称性的高斯形状变成不对称性的非高斯形状。我们的中子衍射结果表明高温下原子没有偏离中心,意味着PDF峰不对称性与原子偏心无关。我们的第一性原理计算表明d1和d2对应的PDF峰随着温度从对称性变得不对称性,证明了体系非谐性的存在。通过变温非弹性中子散射和拉曼光谱实验,我们发现了布里渊区中心的光学声子发生了明显的软化和宽化现象。利用晶格热膨胀和非谐效应模型,我们发现体系确实存在非常强的非谐性,并且声子散射主要是三声子过程主导。在高温下,系统的非谐性效应非常的显著。我们发现高能光学模B3g和Ag3表现出强烈的软化。我们的实验结果表明高能光学声子在晶格热导率随温度升高而下降中起着十分重要的作用。我们的角分辨光电子能谱结果表明ZrSiSe的电子结构表现出气体吸附引起的非刚性能带移动。不同轨道性质的表面态向高结合能方向移动的大小不同。尽管X点的non-symmorphic对称性被保留下来,但是气体吸附起微扰的作用,使得X-M方向两个体能带分裂。我们的研究为调控WHM材料表面电子结构实现新的量子态提供了新的视角。