二维层状过渡金属硫化物（TMDCs）是一种新型的半导体材料,具有很多独特的优点,例如直接-间接带隙转变、强烈的激子效应、自旋-谷耦合电子学等等,这些性质使其具有极大的研究价值和应用前景。然而有关光子-激子、声子-激子相互作用等问题仍没有一个明确的定论。因此,本文以层状过渡金属硫化物二硫化钨（WS2）为研究对象,结合拉曼光谱和光致发光研究手段,对二维半导体材料激子发光进行系统而深入的研究。本文针对层状材料WS2激子发光上转换效应的物理性质和影响因素进行研究学习。利用光学声子A1g和E~12g拉曼峰位间隔随层数增加变大的特征,结合单光子吸收/反射光谱,辅助原子力显微镜确定WS2晶体的层数。利用532 nm连续激光和低波数拉曼技术,探究在不同温度和激发功率下,WS2晶体的拉曼声子模式和X~0、X-激子荧光的光谱信息,分析激子的基本性质和物理起源,完善了半导体材料WS2的研究方法和物理性质。利用超短脉冲激光,实现了中性激子态X~0的双光子上转换荧光增强。进一步对上转换信号的非线性效应进行研究,并通过二次谐波信号和上转换峰的功率依赖性实验,验证了上转换激子态的物理起源。调谐激发光波长,任何满足双共振条件的两个激子态均可以产生上转换荧光增强,证实了WS2晶体中的声子辅助的双共振增强效应,丰富了半导体材料中有关非线性光学效应的研究。在X~0自发辐射上转换荧光增强的基础上,利用633 nm连续激光激发,WS2晶体中X~0、X-激子和A1g、E~12g光学声子满足双共振条件,X~0激子自发辐射上转换荧光,且上转换荧光强度明显强于下转换荧光,可以认定为“冷却效应”强于“加热效应”。同等条件下,将得到的结果和只有上转换效应的实验结果对比,验证了其实现光学制冷的可能性。据此进一步研究分析X~0上转换荧光的样品衬底、环境温度和激发功率影响因素,结果表明在一定的变量范围内,WS2晶体的冷却效率有所提升。这些结果为探究实现上转换能量增益增大的条件提供了铺垫,为二维半导体材料实现光学制冷提供新的思路。