拓扑物态和材料是近15年来在凝聚态物理和材料科学中的一个前沿领域。最近理论和实验预测并证实了 ZrTe5体系中具有拓扑物态,其可能表现为拓扑绝缘体性质,或拓扑半金属性质,所以引起研究者的极大兴趣。不同实验手段揭示了该类材料中的各种奇异的电子性质,包括手性磁效应、反常霍尔效应和三维量子霍尔效应等。这些发现在一定程度上跟这种材料中某种相变相关,体现为材料在该相变温度T*时,电阻出现极大值。拓扑物态和相变中包含了电子结构、晶格与载流子相互作用等关键信息。目前相关的研究还比较缺乏,ZrTe5的研究绝大部分聚焦于静态或准静态,而时间分辨的动力学研究很少,但之前的实验结果已经隐含地反映出电子结构的变化与平衡态/非平衡态费米子或玻色子之间存在重要的联系。本文利用时间分辨的超快光谱技术对拓扑材料ZrTe5进行了系统性的研究。实验中测量了材料在超快光脉冲激发后,光反射率随时间的变化过程。由此探测到了被激发载流子的超快动力学,并从载流子的弛豫和相干集合激发两个角度对ZrTe5实验结果进行了全面分析。（1）在载流子弛豫过程分析中,研究发现:（a）在整个温度区间存在两个弛豫动力学过程,即时间尺度为亚皮秒的电子-声子散射过程和～5-15皮秒量级的声子参与的电子-空穴复合过程;（b）在转变温度T*以下,存在一个额外时间尺度为～1.2-2.5皮秒量级的弛豫过程,其可能代表的是受激发非平衡态电子在拓扑表面态中的电子-声子弛豫。（2）在相干集合激发过程分析中,研究发现:（a）～1.2 THz,～3.5 THz,～3.6 THz,～4.3 THz的频率的振荡对应于Ag光学声子振动模式,～2.1 THz,～2.8 THz的振荡对应于B2g光学声子振动模式;（b）小于1 THz的ω1（～0.07 THz）和ω2（～0.43 THz）可能来源于电荷密度波振幅模式,它们都在转变温度T*以下出现。分析表明这两个电荷密度波对应实空间的调制周期非常长。这些新物理现象的发现,对于深入理解三维量子霍尔效应,以及基于该材料的超快光电器件研发具有重要指导作用。