The density functional theory is an electronic structure calculation method widely used in chemical, physical and material science research. Since the Kohn-Sham density functional calculation uses an effective one-electron equation to get information of a multi-electron system, not only is it possible to obtain accurate results with a relatively small computational cost but also provides a molecular orbital description familiar to the chemist. However, conventional exchange-correlation functionals are not possible to give the correct orbital because of a self-interaction error, more generally a delocalization error. In this dissertation, we introduce the characteristics of the Kohn-Sham exchange-correlation potential and orbitals. Based on this we propose two different electronic structure calculation methods. First, we investigate the characteristics of the Kohn-Sham orbitals obtained by using a local exact-exchange potential and introduce the new excited state calculation method using those orbital. Finally, we introduce a localized orbital scaling correction method which utilizes orbital-dependent correction terms to solve the delocalization error.
밀도범함수이론은 화학, 물리 및 재료 과학 연구에서 널리 사용되는 전자 구조 계산 방법이다. 콘-샴 밀도범함수계산에서는 다전자계의 정보를 얻기 위해 유효 일전자 방정식을 사용하기 때문에, 상대적으로 적은 계산 비용으로 정확한 결과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 화학자들에게 친숙한 분자 궤도 기반의 설명도 제공할 수 있다. 그러나 일반적으로 사용되는 교환-상관 범함수는 자가 상호 작용 오류, 더 일반적으로는 비국소화 오류를 가지고 있어 적확한 궤도함수를 제공하지 못한다. 본 학위논문에서는 콘-샴 교환-상관 퍼텐셜과 궤도 함수의 특성을 소개하고, 이를 바탕으로 두 종류의 새로운 전자 구조 계산 방법을 제안하고자 한다. 먼저, 정확한 국소교환포텐셜을 사용하였을 때 얻어지는 콘-샴 궤도 함수의 특성에 대해 알아보고, 이를 이용한 여기 상태 계산 방법을 소개하고자 한다. 마지막으로, 비국소화 오류를 해결하기 위해 오비탈 의존 보정항을 사용하는 방법론인 국소화된 오비탈 스케일링 보정법을 소개 하고자 한다.
