Since density functional theory (DFT) was introduced in the 1960s, DFT-based methodologies such as local density approximation (LDA) and generalized gradient approximation (GGA) have made remarkable achievements in solid-state physics. Despite its extensive and rich success, it has been known well that LDA and GGA are not sufficient to describe the strongly correlated materials where the electrons interact strongly with each other. In this thesis, I will examine the first principles methodologies that can deal with the strongly correlated systems, and introduce the route for extending and implementing these methods. Furthermore, interesting research results obtained by applying these methods to real materials are presented. More specifically, research results on magnetic van der Waals materials and nickel-based superconductors, which have recently received a lot of attention, are presented. The results of these studies, calculated by dynamic mean-field theory combined with LDA and magnetic force theorem, not only provide new insights that are not obtained from the conventional density functional theory but also give a higher level of understanding for existing experiments.
1960년대 밀도범함수이론이 제시된 이후, 밀도범함수이론 기반의 국소 밀도 근사, 기울기 근사 방법론은 고체물리학 분야에서 괄목할만한 성과들을 가져다주었다. 이러한 성과에도 불구하고, 국소 밀도 근사나 기울기 근사 방법론은 전자 간 쿨롱 에너지의 크기가 큰 강상관 물질에서는 전자구조를 충분히 기술하지 못하는 한계가 있다. 이 학위 논문에서는 전자 간 다체 효과를 다룰 수 있는 제일원리 방법론을 살펴보고, 이를 확장 및 구축하는 과정을 소개한다. 더 나아가 이것을 실제 물성 연구에 적용하여 얻은 흥미로운 연구 결과들을 제시한다. 특히 국소 밀도 근사와 결합한 동적 평균장 이론과 자기 힘 정리를 통해, 최근 많은 주목을 받는 자기 판데르발스 물질과 니켈 초전도체에 관한 연구를 진행하였다. 이 연구 결과는 기존 전통적 밀도범함수이론에서는 얻지 못한 새로운 통찰을 제시할 뿐만 아니라, 기존 실험에 대한 더 높은 수준의 이해를 제공한다.