近十几年的一些新型材料,例如拓扑绝缘体和过渡金属硫族化合物（TMDC）材料吸引了许多研究者的目光。拓扑绝缘体材料由于其特殊的无带隙且自旋动量锁定的狄拉克锥表面态结构,引起了许多关于其输运性质的研究。TMDC材料是由范德华力结合的层状材料,虽然已经有非常久的研究历史,但也是近些年才制备出单层材料。而且单层一般与块体表现出非常明显的差别,比如从间接带隙半导体转变为直接带隙。而且TMDC材料表现出多种多样的性质,从导电性来看从半导体到导体甚至超导体。同时角分辨光电子能谱（ARPES）是研究这些材料的理想手段,不仅是因为它能直接分辨材料能带结构。对拓扑绝缘体来讲由于ARPES的表面敏感性,能更好地表征其表面态结构。对TMDC材料来讲,因为层间范德华力较弱,能带结构在kz方向色散不明显,因此ARPES测量中一般不需要变光子能量得到能带在kz方向的结构。ARPES结合时间分辨技术（TR-ARPES）,也广泛用于对这两种体系材料的研究,包括TMDC材料中的电荷密度波、谷极化和能带重整,拓扑绝缘体中表面态和体态电子的弛豫过程等。本论文第一章主要回顾了TMDC材料和拓扑绝缘体的一些基本性质和生长方法。第二章介绍了ARPES及spin-ARPES的测量原理和数据分析方法。第三章详细介绍了作者主要参与搭建的基于极深紫外光（EUV）的TR-ARPES系统,包括仪器每部分的构造及原理。TR-ARPES利用pump光激发电子,并利用probe光探测受激发材料的能带,可以得到电子在非平衡态弛豫过程的信息。第四章介绍了利用spin-ARPES探测2H-Mo Te2中隐藏自旋态的工作。一般认为中心反演对称的非磁性材料中不存在自旋极化,2H-Mo Te2单层反演不对称但两层构成的单胞是反演对称的。利用spin-ARPES探测深度极浅的特点,仅探测样品最顶层电子自旋。在2H-Mo Te2布里渊区K和K′点探测到了Dresselhaus型面外自旋极化,两点的自旋极化大小相等方向相反,满足时间反演对称性。结合密度泛函理论计算,证明了实验上探测到的是材料中本征的隐藏自旋极化,而不是材料表面对称性破缺导致的。同时,利用TR-ARPES作者对2H-Mo Te2在K点进行表征,发现K点导带电子弛豫符合双指数衰减,并测得K点电子带隙的大小。第五章作者利用TR-ARPES系统地研究了具有不同Cr掺杂浓度的高质量(Bi1-xCrx)2Se3中光激发载流子的弛豫过程。结果表明随着Cr掺杂浓度的增加,受激发电子的寿命减小,电子温度和化学势下降得更快,表明了一种杂质能级辅助载流子弛豫的过程。根据肖克利-里德-霍尔复合理论,得到了载流子寿命随杂质能级态密度的关系。通过密度泛函理论计算得到不同掺杂浓度样品的杂质能级态密度,并且用该公式很好地拟合了实验数据,说明了杂质能级是加快热载流子弛豫的主要因素。第六章对工作做了总结并对未来做了展望。