本发明公开了一种非易失性存储器及其制备方法，该存储器包括：硅衬底；在该硅衬底上重掺杂的源区和漏区；在该源区和漏区之间载流子沟道上形成的栅介质层；以及在该栅介质层之上形成的栅电极。其中栅介质层由在该硅衬底沟道之上依次形成的隧穿氧化层、电荷存储层和电荷阻挡层构成，且该电荷存储层为金属纳米晶存储层。本发明提供的非易失性存储器及其制备方法，综合了高k材料和核壳型纳米晶的优点，该存储器具有高速低压，优良的保持特性和疲劳特性，可以有效提高器件的性能，具有工艺灵活，设备简单，成本低廉等优点。