To predict and analyze the material properties for realistic systems in the first-principles approach is always demanded. In this dissertation, we will present the first-principles study for the lacunar spinel compound, GaTa$_4$Se$_8$. GaTa$_4$Se$_8$is the material that contains 5d transition metal atoms, which implies that both spin-orbit coupling and electron-electron interaction are important. We used density functional theory (DFT), DFT + U, and dynamical mean-eld theory to study the electronic, magnetic, and structural properties of GaTa$_4$Se$_8$. The parameterization of GaTa$_4$Se$_8$ is also done based on DFT electronic structure. Based on the calculation results and the experimental collaboration, we discuss the material characteristics, including intriguing magnetism, insulator-metal transition, and superconductivity.
제일원리 계산을 통해 물질의 물성을 예측 및 이해하는 연구는 고체 물리 분야의 주요한 연구 주제 중 하나로 자리잡았다. 본 학위논문은 제일원리 연구 방법론을 활용하여 진행한 라쿠나 스피넬 화합물 GaTa$_4$Se$_8$의 물성 연구를 다루고 있다. GaTa$_4$Se$_8$은 스핀-궤도 결합이 중요한 물질로써 절연체-금속 상전이, 특이 자성, 초전도 현상이 보고된 바 있다. 밀도범함수 이론 및 +U 방법론, 동적 평균장 이론 등 제일원리 기반 연구방법론을 통하여 상압 및 고압에서의 물질의 전자구조 및 자성, 구조적 특성에 대한 내용을 다루려 한다. 특히 실험과의 협력 및 비교를 통하여 보다 명확한 물성 이해를 가져가려 한다.