尺度下，所有的物理现象都在量子力学所规范的世界内，例如电子的穿隧效应。因为穿隧效应，有些电子有机会越过氧化层所形成的位能障壁（potential barrier）而产生漏电流，这也是今日积体电路晶片功耗的来源之一。为了解决这个问题，有一些介电系数比二氧化硅更高的物质被用在闸极氧化层中。例如铪和锆的金属氧化物（二氧化铪、二氧化锆）等高介电系数的物质均能有效降低闸极漏电流。闸极氧化层的介电系数增加后，闸极的厚度便能增加而维持一样的电容大小。而较厚的闸极氧化层又可以降低电子透过穿隧效应穿过氧化层的机率，进而降