本发明涉及半导体制造技术领域，公开了一种基于忆阻器和晶体管的存储器，包括串联的高迁移率晶体管和忆阻器，所述高迁移率晶体管是以锗或者III-V族材料作为衬底和沟道材料的MOS晶体管。本发明还提供了一种利用该存储器实现多阻态的方法。本发明通过高迁移率MOS晶体管和忆阻器串联方式，解决了常规MOS晶体管的驱动电流与多阻态存储器开态电流不匹配的问题，同时，利用高迁移率MOS晶体管的大驱动电流能力优势可以获得不同的器件阻态，从而增加数据存储密度，获得较快的存储器件工作速度。